Шина (англ. bus) — это совокупность проводников (трасс) на печатной плате, объединённых общим функциональным назначением и служащих для передачи однотипных сигналов или питания между несколькими устройствами. Конструктивно шина представляет собой группу параллельных проводников, часто следующих друг за другом с одинаковым зазором. В электронике различают три основных типа шин: шина данных (data bus), шина адреса (address bus) и шина управления (control bus), которые вместе образуют системную шину (system bus) микропроцессорного устройства.
Конструктивные особенности и проектирование
На печатной плате шина реализуется как набор трасс (conductors), разведённых обычно на одном или двух смежных слоях. Для обеспечения целостности сигнала (signal integrity) в высокоскоростных шинах (например, DDR, PCI Express) на первый план выходят такие параметры, как согласование импеданса (controlled impedance), одинаковая длина трасс (length matching) для синхронных интерфейсов и защита от перекрёстных наводок (crosstalk). Для этого применяют строгие правила трассировки, задаваемые стандартами проектирования, такими как IPC-2221, и используют специальные топологии (например, «змейка» или «аккордеон» (accordion) для выравнивания длины). Шины питания (power bus) и земли (ground bus) часто выполняются в виде сплошных полигонов (planes) на отдельных слоях платы для снижения импеданса и улучшения электромагнитной совместимости.
Применение и значение для производства
Практически любая сложная цифровая печатная плата содержит шинные структуры. Их корректная разводка — одна из основных задач при проектировании. При контрактном производстве плат с высокоскоростными шинами особое внимание уделяется контролю геометрии проводников (по ширине и толщине) и диэлектрической постоянной материала, так как они напрямую влияют на волновое сопротивление. Для проверки импеданса трасс шины на готовых платах используются измерительные системы, такие как TDR (Time Domain Reflectometry). Нарушения в правилах трассировки шины могут привести к неустойчивой работе всего устройства, что выявляется на этапе функционального тестирования собранных модулей.
Источники: IPC-2221 «Generic Standard on Printed Board Design», стандарты на конкретные интерфейсы (например, спецификации JEDEC для DDR SDRAM, PCI-SIG для PCI Express), учебники по проектированию цифровых систем и целостности сигналов.