L'actualité PCB - Analyse diaphonique de conception de PCB haute vitesse

Par diaphonie, on entend un signal de tension de bruit indésirable résultant du couplage mutuel des champs électromagnétiques entre signaux voisins, c'est - à - dire du couplage de l'énergie d'une ligne à l'autre, lorsqu'un signal se propage sur une ligne de transmission. À mesure que la complexité et les performances des produits électroniques augmentent, la densité des cartes de circuits imprimés et la fréquence des dispositifs associés augmentent également. Maintenir et améliorer la vitesse et les performances de votre système est devenu un problème important pour les concepteurs. Plus la fréquence du signal est élevée, plus les bords sont raides, plus la taille du PCB est petite et la densité de câblage augmente, ce qui augmente considérablement l'impact de la diaphonie dans la conception de PCB à haute vitesse. Les problèmes de diaphonie existent objectivement, mais le dépassement d'une certaine limite peut entraîner un mauvais déclenchement du circuit, ce qui empêche le système de fonctionner correctement. Les concepteurs doivent comprendre les principes de la diaphonie et appliquer les méthodes appropriées à la conception pour minimiser les effets négatifs de la diaphonie.

Les enroulements croisés dans une conception de PCB à grande vitesse peuvent être causés par un couplage de champ magnétique généré par une inductance mutuelle ou par un couplage de champ électrique généré par une capacité mutuelle. Modèle de diaphonie de deux lignes de transmission couplées. Par diaphonie proximale, on entend la diaphonie de la ligne perturbée à proximité du pilote de ligne perturbée, La diaphonie distale se réfère à la diaphonie sur la ligne perturbée près de l'extrémité de réception de la ligne perturbée. Le champ magnétique (inductance) et le champ électrique (capacité) Modèle diaphonique diagramme le couplage inductif est un champ magnétique dû à une variation de courant sur la source de perturbation, ce qui entraîne une perturbation générée par la tension induite sur l'objet perturbé. Le champ magnétique du signal transmis sur la ligne ab in induit une tension sur la ligne CD. La ligne perturbée peut être considérée comme le côté primaire du transformateur, la ligne perturbée peut être considérée comme le côté secondaire du transformateur, tandis que le courant généré par la ligne perturbée est à l'extrémité proximale. Flux dans la résistance de charge et la résistance de charge à distance. TP est le temps de retard de la ligne de transmission et tr est le temps de montée du signal de pilotage. On voit que les couplages distaux génèrent des impulsions négatives de largeur d'impulsion tr et que les couplages proximaux stockent un étalement temporel 2tp dont l'amplitude reste inchangée mais dont la surface totale de diaphonie de couplage est identique. La surface totale du couplage diaphonique est proportionnelle à LM (DIS / DT) et à la longueur du couplage. Le couplage capacitif est une perturbation de l'objet perturbé par un courant induit due à une variation de tension sur la source de perturbation. La forme d'onde de chaque point induite par le couplage capacitif mutuel est représentée. La différence avec le couplage inductif mutuel est que le couplage à distance est une impulsion positive. La surface de diaphonie de couplage est directement proportionnelle à cm [(DV / DT) et à la longueur de couplage. La diaphonie de couplage inductif et capacitif est essentiellement le résultat de la superposition de deux diaphonies de couplage. On voit que le couplage inductif et la diaphonie de couplage capacitif cherchent tous deux à renforcer leur effet à L'extrémité proximale D (ils ont la même polarité au point d). Tandis qu'à l'extrémité distale, c tente de contrecarrer l'influence de l'autre (au contraire, leur polarité au point c). L'amplitude de l'impulsion de diaphonie proximale est constante et la largeur de l'impulsion est double du temps de propagation TP représenté par la zone de couplage. La largeur de l'impulsion distale est de l'ordre du temps de montée tr de l'impulsion sur la ligne interférométrique et l'amplitude augmente avec la longueur de couplage. Dans des conditions normales, dans un plan complet, les tensions de diaphonie inductive et Capacitive sont sensiblement identiques. Les circuits à ruban dans les circuits PCB ont un bon équilibre de couplage inductif et capacitif et leur extrémité distale est moins diaphonique; Pour une ligne microruban, la majeure partie du champ électrique associé à la diaphonie passe par l'air et non par d'autres matériaux isolants, de sorte que la diaphonie Capacitive est inférieure à la chaîne inductive, ce qui entraîne un couplage négatif de son extrémité distale. Si la diaphonie est le problème principal, toutes les pistes sensibles sont disposées en bandes. L'impact de la diaphonie sur le système est généralement négatif pour les diagrammes d'ondes diaphoniques à couplage inductif et capacitif. Dans les conceptions de PCB complexes et de haute densité, il est impossible d'éviter complètement la diaphonie. Pour réduire la diaphonie, l'essentiel est de rendre le couplage entre le réseau source d'interférence et le réseau perturbé aussi faible que possible. Dans la conception du système, nous devrions choisir une approche appropriée qui minimise la diaphonie sans compromettre les autres performances du système. En combinaison avec l'analyse ci - dessus, la résolution du problème de diaphonie est principalement considérée sous les aspects suivants: augmenter autant que possible la distance entre les lignes de transmission lorsque les conditions de câblage le permettent; Soit réduire autant que possible les longueurs parallèles entre lignes de transmission adjacentes (cumul de longueurs parallèles), de préférence le câblage entre les différentes couches; Dans le cas où la synchronisation des signaux est garantie, on choisit autant que possible des dispositifs à faible vitesse de conversion pour ralentir la vitesse de variation des champs électriques et magnétiques et donc réduire la diaphonie; Les couches de signal des deux couches adjacentes (sans isolation de couche plane) doivent être perpendiculaires à la direction du câblage, en évitant autant que possible le câblage parallèle afin de réduire la diaphonie entre les couches; Lors de la conception de l'empilement, la couche diélectrique entre la couche de câblage et le plan de référence (alimentation ou plan de masse) doit être aussi mince que possible, sous réserve que l'impédance caractéristique soit respectée, ce qui augmente le couplage entre la ligne de transmission et le plan de référence et réduit le couplage adjacent de la ligne de transmission; La couche superficielle n'ayant qu'un seul plan de référence, le couplage de champ électrique du câblage de surface est plus fort que celui de la couche intermédiaire, de sorte que les lignes de signal plus sensibles à la diaphonie sont placées le plus possible dans la couche interne; En terminant, de sorte que l'impédance des extrémités distale et proximale de la ligne de transmission correspond à la ligne de transmission, vous pouvez réduire considérablement l'amplitude de la diaphonie. La diaphonie est un problème non négligeable dans la conception de circuits PCB à grande vitesse, qui est de plus en plus pris au sérieux. La conception de systèmes basés sur la numérisation est entrée dans une nouvelle phase. De nombreux problèmes mineurs de conception à haute vitesse dans le passé ont maintenant un impact critique sur les performances du système. Les problèmes d'intégrité du signal, y compris la diaphonie, ont entraîné des changements dans les concepts de conception, les processus de conception et les méthodes de conception. Face aux nouveaux défis, la clé du bruit de diaphonie est d'identifier les réseaux qui ont un impact réel sur le bon fonctionnement du système, plutôt que de supprimer aveuglément le bruit de diaphonie sur tous les réseaux, ce qui contredit également le bruit limité.