PCB 内の電源、データ、および周辺機器の配線トポロジーの共有

PCB ボードと大規模システム内のボードとの間のより高度なデジタルインターフェイスは、標準のネットワークトポロジを利用しています。外観要素は長年にわたって変化している可能性がありますが、電子製品のコンポーネントとサブシステム間の電気的接続構造はまったく変わっていません。

DDR などの高度なインターフェイスを使用し始めたばかりの新しい設計者である場合、または最初のバスプロトコルを配線する場合は、PCB 配線トポロジに関する基本的な知識を知っておくことが重要です。配電設計の問題もあります。独自の電源バスルーティングプロトコル、回路基板間の接続を持ち、システム内の接地が一貫していることを確認できます。

PCB の一般的な配線トポロジ

電源、デジタルデータ、および一部の特殊なアナログシステムを配線するために、PCB 全体でいくつかの一般的な配線トポロジが使用されています。一部の高度なトポロジは、メモリなどのコンピューター周辺機器に使用されます。 PCB の一般的なルーティングトポロジは、ネットワークトポロジの類似物と同じ名前を持っているため、これらの領域に精通していると役に立ちます。ネットワークとは異なり、PCB 設計におけるルーティングトポロジ構成の目標は、コンポーネント間のデータ伝送に限定されません。電源も、決定されたトポロジでシステムの周りに「ルーティング」され、さまざまな理由で異なるトポロジが選択される場合があります。

PCB boards

これらの標準トポロジの一部は、PCB のレイアウトおよび配線トポロジとして使用できます。

より高いレベルの抽象化に絞り込むと、これらのトポロジが標準のネットワークトポロジにどのように似ているかがわかり始めます。細かいレベルでは、個々のコンポーネントを見ていきます。これらのトポロジの一部のみが、ボードレベルで実用的です。

ここでいくつかのコメントが役立ちます。それぞれのトポロジが役立つ場所と、システムのさまざまな部分で実際にどのように使用できるかを示しているからです。

スター配線を使用して、1 つの配電点に複数の接地接続を提供できます。スタートポロジは、高速 PCB ボードのシステムクロックにも使用されます。信号は単一のポイントから発生し、必要に応じてボード上のさまざまなコンポーネントにルーティングされます。「ソースシングルポイント」と「スター」という用語は、同じトポロジの 2 つの異なる名前であることに注意してください。スタートポロジとの違いは、ソースポイントが下流コンポーネントの中心にあることです。

ツリールーティング (またはマルチポイント) は、複数の電源レールが 1 つのポイントから切断され、異なる回路ブロックまたはデバイスに送られる、階層内の複数の「スター」の同じ考え方に適用されます。もう 1 つのバリアントは、単一の電源レールがバスとして使用され、下流の回路ブロックに電力を供給するソースマルチポイントトポロジです。

メモリおよびコンピュータ周辺機器のルーティングトポロジ

メモリモジュールとプロセッサとのインターフェイスに関して言えば、より複雑なトポロジの組み合わせがボード内のデバイスを接続します。シンプルなポイントツーポイントトポロジは、PCIe などの高度なプロトコルにも使用されます。これらの例を見てみましょう。標準のルーティングトポロジが高度な信号規格にどのように適応するかを示しているからです。

Tトポロジー

T トポロジーは、DDR2 および高度でない DDR3 バージョンに使用されます。これは、ツリーとポイントツーポイントネットワークルーティングトポロジの組み合わせです。コマンド、クロック、およびアドレストラッキングはツリーネットワークでルーティングされ、データラインはポイントツーポイントでプロセッサに直接ルーティングされます。このトポロジは、より高いデータレートを利用するのに役立ちますが、使用可能なメモリモジュールの数とデータ転送レートは容量性負荷によって制限されます。

フライオーバートポロジ

新しい DDR メモリモジュールは、フライオーバートポロジを使用します。 DD3 と DDR4 で使用される主なトポロジは、ポイントツーポイントネットワークとバスネットワークの組み合わせを表します。電源/グランド、コマンド、クロック、およびアドレス信号は、バスを介して各 DRAM/SDRAM にルーティングされ、差動ペアを使用してプロセッサにルーティングされます。これは、DDR2 以前のメモリに比べて大幅なアップグレードです。 T トポロジと比較して、フライオーバートポロジは、プロセッサからメモリモジュールに送信される過負荷信号間のタイミング偏差を減らしながら、より高いデータレートでの実行をサポートします。 PCB アセンブリおよび PCB 処理メーカーは、PCB での電力、データ、および周辺配線トポロジの共有について説明しています。