Blog de PCB - Método de medición de la conversación cruzada para la verificación de la calidad de los PCB

Con el aumento de la velocidad de funcionamiento del sistema digital en el campo de la comunicación, Video, Red y tecnología informática, Requisitos de calidad Placa de circuito impreso También está aumentando en esos sistemas. Fase temprana PCB Board Frente al aumento de la frecuencia de la señal y a la reducción del tiempo de subida del pulso, el diseño no puede garantizar el rendimiento y los requisitos de funcionamiento del sistema.. Actual PCB Board Diseño, Necesitamos usar la teoría de la línea de transmisión para modelar PCB Board and its components (edge Conector, MICROSTRIP Line, and component sockets). Sólo una comprensión completa de la tabla, Mecanismo y consecuencias de la conversación cruzada en PCB, Y utilizar la tecnología correspondiente para suprimir, Podemos ayudarnos a mejorar la fiabilidad de los sistemas, incluidos los PCB. El énfasis de este artículo es PCB Board Diseño, Sin embargo, se cree que lo que se discute en este artículo también será útil en otras aplicaciones, como las características de cable y conector. Los diseñadores de PCB están preocupados por la conversación cruzada, ya que puede causar problemas de rendimiento, como un aumento del nivel de ruido, Picos innecesarios, Nerviosismo de borde de datos, Reflexión de señales inesperadas. Hay muchos factores que influyen en el diseño de PCB., Características de los circuitos lógicos utilizados, por ejemplo, en una placa de circuito, Diseño de la placa de circuito, the mode of crosstalk (reverse or forward), Líneas de interferencia y perturbadas. Terminales a ambos lados del cable. La siguiente información puede ayudar a los lectores a mejorar la comprensión y la investigación de las conversaciones cruzadas, Por lo tanto, se reduce la influencia de la conversación cruzada en el diseño..

Methods of studying crosstalk
In order to minimize crosstalk in PCB Board Diseño, Debemos encontrar un equilibrio entre la reactancia capacitiva y la reactancia inductiva., Esforzarse por alcanzar la impedancia nominal, Porque PCB Board Requiere un buen control de la Impedancia de la línea de transmisión. Una vez terminado el diseño de la placa de circuito, Componente, connectors, Los terminales en el tablero determinan el grado de influencia del tipo de conversación cruzada en el rendimiento del circuito. Uso de mediciones de dominio temporal, Mediante el cálculo de la frecuencia de rotación y la comprensión PCB Board crosstalk (Crosstalk-on-PCB Board) model, Ayuda a los diseñadores a establecer límites para el análisis de crosstalk.

Time Domain Measurement Methods
To measure and analyze crosstalk, La técnica de dominio de frecuencia se puede utilizar para observar la relación entre el componente armónico del reloj y el valor del IME en estas frecuencias armónicas.. Sin embargo,, the time domain measurement of digital signal edges (the time it takes to rise from 10% to 90% of the signal level) is also a means of measuring and analyzing crosstalk, La medición del dominio del tiempo tiene las siguientes ventajas: velocidad, Tiempo de subida, Es una indicación Direct a de la altura de cada componente de frecuencia en una señal. Por consiguiente,, the signal speed (ie, rise time) defined by the signal edges can also help reveal the mechanism of crosstalk. El tiempo de subida se puede utilizar directamente para calcular la frecuencia de rotación. En este trabajo, el método de medición del tiempo de subida se utilizará para describir y medir la conversación cruzada..

Knee frequency
To ensure reliable operation of a digital system, El diseñador debe estudiar y verificar el rendimiento del diseño del circuito por debajo de la frecuencia de la esquina. El análisis del dominio de frecuencia de la señal digital muestra que la señal superior a la frecuencia del punto de inflexión se atenuará, por lo que no tendrá un efecto sustancial en la conversación cruzada., Y la señal por debajo de la frecuencia del punto de inflexión tiene suficiente energía para afectar el funcionamiento del circuito.. La fórmula de cálculo de la frecuencia del punto de inflexión es: fknee = 0.5./Tiempo de subida

PCB Board crosstalk model
The models presented in this section provide a platform for the study of different forms of crosstalk and illustrate how the mutual impedance between two microstrip lines can cause crosstalk on a PCB. Impedancia cruzada distribuida uniformemente a lo largo de dos líneas. Crosstalk occurs when the digital gate hits a rising edge to the crosstalk line and propagates along the trace:
1) Both the mutual capacitance Cm and the mutual inductance Lm will couple or "crosstalk" a voltage to the adjacent disturbed line.
2) The crosstalk voltage appears on the disturbed line in the form of a narrow pulse whose width is equal to the rise time of the pulse on the disturbing line.
3) On the disturbed line, El pulso de conversación cruzada se divide en dos y luego comienza a propagarse en dos direcciones opuestas. La conversación cruzada se divide en dos partes: la conversación cruzada hacia adelante que se propaga a lo largo de la dirección de propagación del pulso de interferencia original y la conversación cruzada hacia atrás que se propaga en la dirección opuesta a la fuente de señal..

Types of Crosstalk and Coupling Mechanisms
Based on the model discussed earlier, A continuación se describe el mecanismo de acoplamiento de la conversación cruzada y dos tipos de conversación cruzada, Hacia adelante y hacia atrás, Discutido.
Interference mechanism caused by mutual capacitance in the circuit:
When the pulse on the disturbing line reaches the capacitor, El pulso estrecho se acoplará a la línea perturbada a través del condensador. La amplitud del pulso de acoplamiento está determinada por la Capacitancia mutua. A continuación, el pulso de acoplamiento se divide en dos y comienza a propagarse en dos direcciones opuestas a lo largo de la línea perturbada..

Inductive or Transformer Coupling Mechanisms
Mutual inductance in a circuit can cause disturbances such that a pulse propagating on the disturbance wire will charge the next location where the current spike is present. Campo magnético generado por picos de corriente, Luego se genera un pico de corriente en el cable perturbado. El transformador produce dos picos de tensión con polaridad opuesta en la línea perturbada: el pico negativo se propaga hacia adelante, Mientras que las orejas positivas se propagan hacia atrás.

reverse crosstalk
The capacitively and inductively coupled crosstalk voltages caused by the above model have an additive effect at the crosstalk location of the disturbed wire. La conversación cruzada inversa generada tiene las siguientes características: la conversación cruzada inversa es la suma de dos pulsos de la misma polaridad. Debido a la propagación de la posición de conversación cruzada con el borde del pulso de interferencia, La interferencia inversa se muestra como un nivel bajo, Señal de pulso ancho en el extremo de la fuente de la línea de interferencia, Su anchura corresponde a la longitud de la trayectoria. La amplitud de la conversación cruzada reflejada es independiente del tiempo de subida del pulso de la línea de interferencia, Pero depende del valor de impedancia mutua.

forward crosstalk
To reiterate, Tensión de conversación cruzada acoplada capacitivamente e inductivamente acumulada en la posición de conversación cruzada de la línea lesionada. La conversación cruzada hacia adelante incluye las siguientes características: la conversación cruzada hacia adelante es la suma de dos pulsos de polaridad inversa. Porque la polaridad está invertida, El resultado depende del valor relativo de la Capacitancia y la Inductancia. Crosstalk forward aparece como un pico estrecho en el extremo de la línea de la víctima, y su ancho es igual al tiempo de subida del pulso del atacante.. Crosstalk forward depende del tiempo de subida del pulso de interferencia. Cuanto más rápido sea el borde ascendente, Cuanto mayor es la amplitud, más estrecha es la anchura.. La amplitud de la conversación cruzada hacia adelante también depende de la longitud del par de líneas: cuando la posición de la conversación cruzada se propaga a lo largo del borde del pulso del agresor, El pulso de conversación cruzada hacia adelante en la línea de la víctima obtendrá más energía.

Instruments and Setup
To effectively measure crosstalk in the laboratory, Se utilizará un osciloscopio de banda ancha con un ancho de banda de medición de 20 GHz, El circuito probado será accionado por un generador de pulsos de alta calidad que produzca pulsos cuyo tiempo de subida sea igual al tiempo de subida del osciloscopio.. Al mismo tiempo, Cable de alta calidad, Resistencias de terminación y adaptadores para conectar los PCB probados. Generador de tensión de paso TDR, capaz de producir un pulso estrecho de 250 MV, tiempo de subida de 17 ps, Impedancia de salida de 50 ohmios. El probador sólo necesita conectar el PCB a probar.

Forward Crosstalk Measurement
If only measuring forward crosstalk, Terminar todas las trazas para eliminar la reflexión. Las conversaciones cruzadas hacia adelante se medirán al final de un cable blindado bien terminado. La configuración del instrumento se muestra en la figura 6.

The effect of circuit Diseño on crosstalk
Although crosstalk can be reduced and its effects attenuated or eliminated through careful PCB Board design, Todavía puede haber algunas conversaciones cruzadas residuales en el tablero. Por consiguiente,, Tiempo de diseño del circuito, También se utilizarán cargas finales de alambre adecuadas, Debido a que la carga en el extremo de la línea afectará el tamaño de la conversación cruzada y el grado de debilitamiento de la conversación cruzada con el tiempo. Cómo la carga de alambre en el extremo de la pista y la salida de la Puerta lógica atenua la conversación cruzada y reduce la causa.