Diseño electrónico - Algunos problemas de conversación cruzada en el diseño de placas de PCB de alta velocidad

Hoy en día, con el rápido desarrollo del campo del diseño electrónico, la alta velocidad y la miniaturización se han convertido en una tendencia inevitable del diseño. Al mismo tiempo, factores como el aumento de la frecuencia de la señal, el tamaño más pequeño de la placa de circuito, el aumento de la densidad de cableado y la disminución del espesor entre capas debido al aumento del número de capas conducirán a varios problemas de integridad de la señal. Por lo tanto, al diseñar el nivel de la placa de alta velocidad, es necesario considerar la integridad de la señal, dominar la teoría de la integridad de la señal y luego guiar y verificar el diseño del PCB de alta velocidad. La conversación cruzada es muy común en todos los problemas de integridad de la señal. Las conversaciones cruzadas pueden aparecer en el interior del Chip o en placas de circuito, conectores, encapsulamientos de chips y cables. Este artículo analizará las razones de la conversación cruzada de señales en el diseño de placas de PCB de alta velocidad, así como los métodos de supresión y mejora.

Generación de comentarios

La conversación cruzada se refiere a la influencia del acoplamiento electromagnético en las líneas de transmisión adyacentes cuando la señal se carga y transmite en el canal de transmisión. Una conversación cruzada excesiva puede provocar un desenlace incorrecto del circuito y hacer que el sistema no funcione correctamente.

Las señales cambiadas (como las escalonadas) se transmiten de a A B a lo largo de la línea de transmisión y generan señales de acoplamiento en la línea de transmisión C a D. cuando la señal cambiada regresa a una corriente continua estable, la señal de acoplamiento ya no existirá. Por lo tanto, la conversación cruzada solo ocurre durante el salto de la señal, y cuanto más rápido cambie la señal, mayor será la conversación cruzada generada. La conversación cruzada se puede dividir en conversación cruzada acoplada capacitivamente (interferencia electromagnética causada por la corriente inducida en el objeto perturbado debido a cambios de voltaje en la fuente de interferencia) y conversación cruzada acoplada inductivamente (interferencia electromagnética causada por cambios de corriente en la fuente de interferencia, el voltaje inducido se siente en el objeto perturbado). Entre ellos, las señales de conversación cruzada generadas por los condensadores de acoplamiento se pueden dividir en conversación cruzada positiva y conversación cruzada inversa SC en la red de víctimas, que tienen la misma polaridad; Las señales de crosstalk generadas por los inductores acoplados también se dividen en crosstalk positivo y crosstalk inverso sl. estas dos señales tienen polos opuestos.

Tanto la capacidad mutua como la inducción mutua están relacionadas con la conversación cruzada, pero deben considerarse por separado. Cuando la ruta de retorno es un plano uniforme amplio, como la mayoría de las líneas de transmisión acopladas en una placa de circuito, la cantidad de corriente de acoplamiento capacitivo y corriente de acoplamiento inductivo es aproximadamente la misma. En este momento, se debe predecir con precisión la cantidad de conversaciones cruzadas entre los dos. Si el medio de la señal paralela es fijo, es decir, en el caso de las líneas de banda, las conversaciones cruzadas positivas causadas por los inductores y condensadores de acoplamiento son aproximadamente iguales y se compensan entre sí, por lo que solo es necesario considerar las conversaciones cruzadas inversas. Si el medio de la señal paralela no es fijo, es decir, en el caso de las líneas de microstrip, con el aumento de la longitud paralela, la conversación cruzada positiva causada por la inducción de acoplamiento es mayor que la conversación cruzada positiva causada por el capacitor de acoplamiento. Por lo tanto, la conversación cruzada de las señales paralelas en la capa interior es mayor que la conversación cruzada en la superficie. La conversación cruzada de las señales paralelas es muy pequeña.

Análisis y supresión de comentarios

Todo el proceso de diseño de PCB de alta velocidad incluye pasos como diseño de circuitos, selección de chips, diseño de esquemas, diseño de PCB y cableado. Es necesario detectar las conversaciones cruzadas en diferentes pasos y tomar medidas para suprimirlas para reducir la interferencia.

Cálculo de la conversación cruzada

El cálculo de la conversación cruzada es muy difícil. Hay tres factores principales que afectan la amplitud de la señal de conversación cruzada: el grado de acoplamiento entre los rastros, la distancia entre los rastros y la terminación de los rastros. Distribución de corriente a lo largo de la línea de MICROSTRIP en rutas positivas y inversas. La distribución de la corriente entre el trazado y el plano (o entre el trazado y el trazado) es de co - resistencia, que se acoplará entre sí debido a la difusión de la corriente, y la densidad máxima de corriente se encuentra justo debajo del Centro del trazado y justo debajo del trazado. ambos lados del trazado se atenuan rápidamente hacia el suelo.

Cuando la distancia entre el rastro y el plano es larga, el área del bucle entre el camino positivo y el camino de retorno aumenta, aumentando así la inducción de la placa de circuito PCB proporcional al área del bucle. La siguiente ecuación describe la distribución óptima de la corriente para minimizar toda la inducción del circuito formada por las rutas de corriente positiva e inversa. La corriente eléctrica que describe también minimiza la energía total almacenada en el campo magnético alrededor de la trayectoria de la señal.