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¿Por qué se mueven las pistas cercanas en una placa de circuito impreso?

He estado leyendo un artículo ( TheMagPi eMagazine) relativo a la Raspberry Pi; "Una caja ARM GNU/Linux por 25 dólares".

En el artículo, página 17 en la parte inferior muestra una zona en el Pi donde una pista zigzaguea junto a una recta con el texto explicativo:

Los "meneos" en las pistas, garantizan que las señales coincidan eléctricamente, reduciendo las interferencias y el retraso de la señal. Esto es particularmente importante para los datos de vídeo de alta velocidad y las señales HDMI.

Picture from the article showing the wiggles

Tengo muy conocimientos limitados de ingeniería eléctrica, así que quizás sea una pregunta muy simple, pero ¿por qué incorporar estos "meneos" en un diseño de PCB?

Me doy cuenta de que la cita me da una respuesta y más o menos entiendo el punto de la interferencia debido a los problemas con los cables de alimentación y los cables coaxiales que se ejecutan al lado del otro, pero agradecería algo asumiendo muy poco conocimiento que explicara por qué obtendría los problemas y cómo los wiggles ayudan. Por ejemplo, ¿por qué no está la placa cubierta de wiggles?

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Flory Puntos 1911

El meneo está presente en el dentro de de la vía en las esquinas (o la más corta en general) para igualar las longitudes de las vías de un par diferencial - es decir, dos cables cualesquiera que utilicen señalización diferencial para cargar los datos. Si las pistas no tuvieran la misma longitud, se perdería el beneficio de la cancelación de ruido de una señalización diferencial.

Mientras que los componentes de la capa física de la mayoría de la señalización LVDS moderna (PCIe, HDMI, DVI) incluyen búferes desviados o "elásticos" para compensar las diferentes longitudes de pista entre pares, se debe evitar el sesgo dentro de un par con estas técnicas de disposición física.

Tras los comentarios de OP:

Tomando como ejemplo la Ethernet Gigabit, ya que puede resultarle más familiar: El cable CAT6 tiene ocho hilos, que si abres la cubierta aislante exterior están trenzados en pares, por lo que los hilos 1+2 están trenzados juntos como par uno. Al lado está el par 2, que son los hilos 3+4 trenzados, el par 3 comprende los hilos 5+6 trenzados, etc. Es importante que los pares tengan la misma longitud, porque contienen copias de la misma señal enviadas con polaridades opuestas (una es positiva, mientras que la otra es negativa). Sólo si los hilos tienen la misma longitud, las señales llegan juntas (dada la velocidad fija de los electrones), lo que permite rechazar cualquier interferencia eléctrica de modo común en el acoplamiento magnético.

Sin embargo, los cuatro pares no tienen por qué tener exactamente la misma longitud, ya que el proceso de negociación automática de los gigbits calibra los búferes elásticos (y las unidades de cancelación de eco) de forma que cualquier discrepancia mínima en el tiempo de llegada se elimina antes de que los componentes de nivel superior hagan su trabajo.

Lo mismo ocurre en esta placa de circuito. Las trazas de la placa de circuito inmediatamente adyacentes/cercanas son "los pares" y se mantienen de la misma longitud para permitir que los receptores diferenciales rechacen el ruido, aunque de forma eléctrica y no magnética. Puede ver que el conector HDMI lleva varios de estos pares, y no se intenta mantener un par de la misma longitud que el par de al lado ("entre pares"). Sin embargo, hay algunos límites en el tamaño de los búferes elásticos (en bytes) después de los cuales el cable deja de ser operativo o se degrada. Sería divertido experimentar y encontrar los límites en milímetros.

Esta imagen de un enchufe HDMI muestra los pares diferenciales: enter image description here

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rishi Puntos 1

Básicamente, el meneo se utiliza en situaciones en las que hay dos o más señales (rápidas) que deben estar sincronizadas, para que no se retrasen entre sí debido a las diferentes longitudes de las vías.

Esto es muy importante para las señales que tienen una línea de reloj porque, por ejemplo, en un sistema con varias líneas de datos, si algunas de las líneas de datos son más largas que otras, cuando se produce el pulso de reloj es posible que no hayan llegado al receptor todas las señales de los datos que se están transmitiendo.

En la imagen puedes ver que las pistas interiores son las que se menean, porque si fueran rectas serían más cortas que las exteriores.

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