Tecnología de PCB - Análisis de simulación de alta velocidad de la línea diferencial a través del agujero en la fábrica de PCB

Diseño del sistema de hardware, La conversación cruzada que normalmente nos preocupa se produce principalmente entre conectores, Paquete de chips, Y trayectorias paralelas relativamente cercanas. Sin embargo,, En cierta medida Diseño de PCB Pertenecer Fábrica de PCB, También se producirán grandes conversaciones cruzadas entre los orificios diferenciales de alta velocidad. Editor de una revista Fábrica de PCB Se dan ejemplos, análisis de simulación y solución de crosstalk entre agujeros diferenciales de alta velocidad..

Crosstalk entre agujeros diferenciales de alta velocidad

Para PCB más gruesos, el espesor puede ser de 2,4 mm o 3 mm. Tomemos como ejemplo una placa de 3 mm. En este punto, la longitud del orificio en la dirección Z del PCB puede alcanzar casi 118 mils. Si hay bga a 0,8 mm de distancia en el PCB, la distancia entre los orificios de salida del ventilador del dispositivo bga es de sólo 31,5 ML.

Como se muestra en la figura 1, La longitud paralela H en la dirección Z entre dos pares de orificios diferenciales adyacentes es superior a 100 mils., La distancia horizontal entre dos pares de orificios diferenciales es S = 31.5 millones. Cuando la distancia paralela entre los orificios a través de la dirección Z es mayor que la distancia horizontal, Debe tenerse en cuenta la conversación cruzada entre los orificios diferenciales de las señales de alta velocidad. Por cierto, Tiempo de diseño PCB de alta velocidad, La longitud de la línea corta a través del agujero debe ser lo más corta posible para reducir el impacto en la señal.. Como se muestra en la figura 1, Si el enrutamiento está cerca del nivel inferior, el Stub será más corto. O puedes usar el taladro inverso..

Figura 1: crosstalk generado por el orificio diferencial de alta velocidad (H > 100 mil, S = 31,5 mil)

Simulation Analysis of Cross - Talk between Differential through Holes

La siguiente es una simulación de un ejemplo de diseño con un espesor de placa de 3 mm, una distancia de salida de 0,8 mm bga de 31,5 ML y una distancia paralela de H = 112 ML.

Como se muestra en la figura 2, definimos cuatro pares de pares diferenciales como ocho puertos diferenciales basados en enrutamiento.

Figura 2: definición del puerto analógico crosstalk

Suponiendo que el puerto diferencial D1 - D4 es el receptor del chip, analizamos las conversaciones cruzadas de los canales adyacentes observando las conversaciones cruzadas remotas de los puertos D5, D7 y D8 a los puertos D2. -37dB@5GHz Y -32dB@10GHz Además, es necesario optimizar el diseño para reducir la conversación cruzada.

Figura 3: resultados de la simulación de conversaciones cruzadas entre pares diferenciales

¿Después de leer este artículo, usted puede tener la pregunta: cómo se determina la conversación cruzada causada por el orificio diferencial en lugar de la conversación cruzada causada por el rastro diferencial?

Para ilustrar este problem a, dividimos el ejemplo anterior en dos partes, la región de abanico bga y la trayectoria diferencial, respectivamente, para la simulación. Los resultados de la simulación se muestran en la figura 4.

Figura 4: resultados de la simulación de crosstalk del sector bga y la trayectoria diferencial

De acuerdo con los resultados de la simulación a la derecha de la figura 4, Se puede ver que la conversación cruzada entre trazas diferenciales es inferior a - 50 DB, Incluso a menos de - 60 DB en la banda de 10 GHz. La conversación cruzada en la región de salida del ventilador bga está relativamente cerca del valor de conversación cruzada de la simulación global original.. De acuerdo con los resultados de la simulación de la figura 4:, Podemos concluir que la conversación cruzada entre los orificios diferenciales juega un papel importante en el ejemplo anterior.

Optimización de la conversación cruzada entre agujeros diferenciales

Para entender la causa fundamental de la conversación cruzada causada por estos problemas, el método de optimización de la conversación cruzada entre los agujeros a través de la diferencia es más claro. Es un método simple, fácil y eficaz para aumentar el espacio entre los orificios diferenciales. Sobre la base del diseño original del ejemplo, optimizamos la ubicación de los orificios diferenciales para que la distancia entre cada par de orificios diferenciales sea superior a 75 mils. De los resultados de la simulación que se muestran en la figura 5 y la comparación de los datos de la Tabla 1 se desprende que, en comparación con el diseño original, el crosstalk remoto optimizado se mejora en 15 - 20 DB en la banda de 15 GHz y en 10 DB en la banda de 15 - 20 GHz.

Figura 5: resultados de la simulación de crosstalk después de optimizar el espaciamiento diferencial a través del agujero