Чому хитаються сусідні треки на друкованій платі?

Я читав статтю ( TheMagPi eMagazine), що стосується Raspberry Pi; "Ящик ARM GNU / Linux за $ 25."

У статті на сторінці 17 внизу зображено область на Пі, де поруч із прямим із текстом пояснення додаються зигзаги:

"Віє" у треках, забезпечують відповідність сигналів електричним шляхом, зменшуючи перешкоди та затримку сигналу. Це особливо важливо для високошвидкісних відеоданих та сигналів HDMI.

У мене дуже обмежені знання з електротехніки, тому, можливо, це дуже просте запитання, але навіщо ви включати ці «хитання» в дизайн ПХБ?

Я усвідомлюю, що цитата дає мені відповідь, і я якось розумію точку перешкод через проблеми з силовими кабелями та коаксіальними кабелями, що працюють поруч, але я буду вдячний за те, що припускаю дуже мало знань, що пояснювало б, чому ви отримаєте проблеми та як ворушіння допомагають. Наприклад, чому дошка не вкрита віглами?

Тремтіння присутнє на внутрішній доріжці в кутах (або в цілому коротше), щоб вирівняти довжини доріжок диференціальної пари - тобто будь-які два дроти, які використовують диференціальну сигналізацію для перегляду даних. Якби доріжки не були однакової довжини, втрата шуму від диференціальної сигналізації втрачається.

У той час як компоненти фізичного рівня більшості сучасних сигналів LVDS (PCIe, HDMI, DVI) включають в себе відхилення або "еластичні" буфери для компенсації різної довжини доріжок між парами, скасування в межах пари повинно уникати цих фізичних методів компонування.

Наступні коментарі OP:

Візьмемо як приклад Gigabit Ethernet, оскільки це може бути вам більш знайомим: кабель CAT6 має вісім проводів, які, якщо ви розірвете зовнішню ізоляційну оболонку, скручуються парами, тому дроти 1 + 2 скручуються разом як пара. Поруч із цим лежить пара 2, яка є проводами 3 + 4, скручені разом, пара 3 містить дріт 5 + 6, скручені разом і т. Д. Важливо зберегти пари однакової довжини, оскільки вони містять копії одного сигналу, що надсилаються з протилежними полярностями ( один - позитивний, а другий - негативний). Якщо і тільки якщо дроти однакової довжини, сигнали надходять разом (з урахуванням фіксованої швидкості електронів), що дозволяє відхилити будь-які електричні перешкоди загального режиму в магнітній муфті.

Однак самі чотири пари не повинні мати однакову довжину, оскільки гігібітний процес автоматичного узгодження калібрує еластичні буфери (і одиниці, що скасовують ехо), таким чином, що будь-які хвилинні розбіжності у часі прибуття будуть видалені до того, як компоненти вищого рівня виконають свою роботу.

Те саме відбувається на цій платі. Сліди безпосередньо на сусідній / закритій платі - це "пари" і зберігаються однакової довжини, щоб диференціальні приймачі могли відхиляти шум, хоча електрично, а не магнітно. Ви можете бачити, що роз'єм HDMI містить декілька таких пар, і не намагається зберегти одну пару тієї ж довжини, що пара поруч ("між парами"). Однак існують певні обмеження щодо розміру еластичних буферів (у байтах), після яких кабель стає неактивним або зменшується. Було б весело експериментувати і знаходити межі в міліметрах.

На цьому зображенні штекера HDMI показані різні пари:

В основному, хитання використовується в ситуаціях, коли є два або більше (швидких) сигналів, які слід синхронізувати, щоб вони не затримувалися відносно один одного через різну довжину треку.

Це вкрай важливо для сигналів, які мають тактову лінію, оскільки, наприклад, у системі з різними лініями даних, якщо деякі лінії передачі даних довші за інших, при появі тактового імпульсу можливо, що не всі сигнали дійшли приймач даних, що передаються.

На зображенні видно, що внутрішні доріжки - це ті, що вивертаються, бо якби вони були прямими, вони були б коротшими, ніж зовнішні.