Blogue PCB - Méthode de mesure diaphonique pour la vérification de la qualité des cartes PCB

Comme les systèmes numériques continuent de fonctionner à des vitesses croissantes dans les domaines de la communication, de la vidéo, des réseaux et de la technologie informatique, les exigences en matière de qualité des cartes de circuits imprimés dans ces systèmes augmentent également. Face à l'augmentation de la fréquence du signal et à la réduction du temps de montée des impulsions, les premières conceptions de cartes PCB ne garantissent plus les performances du système et les exigences de travail. Dans la conception actuelle des cartes PCB, nous devons utiliser la théorie des lignes de transmission pour modéliser les cartes PCB et leurs composants (connecteurs Edge, lignes microruban et prises de composants). Seule une compréhension complète des formes, des mécanismes et des conséquences de la diaphonie sur les PCB et l'utilisation de techniques appropriées pour supprimer la diaphonie peuvent nous aider à améliorer la fiabilité de nos systèmes, y compris les PCB. Cet article se concentre sur la conception des cartes PCB, mais il est convaincu que ce qui est discuté dans cet article sera également utile dans d'autres applications telles que la caractérisation des câbles et des connecteurs. Les concepteurs de PCB se concentrent sur les phénomènes de diaphonie, car ils peuvent causer des problèmes de performance tels que des niveaux de bruit accrus, des pointes indésirables, des tremblements sur les bords des données et des réflexions de signal inattendues. Lequel de ces problèmes affecte la conception d'un PCB dépend d'un certain nombre de facteurs, tels que les caractéristiques des circuits logiques utilisés sur la carte, la conception de la carte, le mode de diaphonie (inverse ou avant) et les lignes perturbatrices et celles qui sont perturbées. Terminaux des deux côtés du fil. Les informations fournies ci - dessous peuvent aider les lecteurs à améliorer leur compréhension et leur recherche sur la diaphonie, réduisant ainsi l'impact de la diaphonie sur la conception.

Méthodes d'étude de la diaphonie afin de minimiser la diaphonie dans la conception des cartes PCB, nous devons trouver un équilibre entre la tolérance et la sensibilité et nous efforcer d'atteindre les valeurs d'impédance nominale, car la fabricabilité des cartes PCB nécessite un bon contrôle de l'impédance de la ligne de transmission. Une fois la conception de la carte terminée, les composants, les connecteurs et les terminaux de la carte détermineront dans quelle mesure le type de diaphonie affecte les performances du circuit. À l'aide de mesures dans le domaine temporel, les concepteurs peuvent être aidés à définir les limites de l'analyse de diaphonie en calculant la fréquence d'angle et en comprenant le modèle de diaphonie de la carte PCB (diaphonie sur la carte PCB). Méthodes de mesure dans le domaine temporel pour mesurer et analyser la diaphonie, des techniques dans le domaine fréquentiel peuvent être utilisées pour observer la relation entre les composantes harmoniques de l'horloge dans le spectre et les valeurs EMI à ces fréquences harmoniques. Cependant, la mesure dans le domaine temporel des bords du signal numérique (temps nécessaire pour passer de 10% à 90% du niveau du signal) est également un moyen de mesure et d'analyse de la diaphonie, la mesure dans le domaine temporel présentant l'avantage que la vitesse ou le temps de montée indique directement la hauteur de Chaque composante fréquentielle du signal. Ainsi, la vitesse du signal définie par le bord du signal (c'est - à - dire le temps de montée) contribue également à révéler le mécanisme de diaphonie. Le temps de montée peut être utilisé directement pour calculer la fréquence d'angle. Cet article utilisera une méthode de mesure du temps de montée pour décrire et mesurer la diaphonie. Fréquence du point d'inflexion pour assurer un fonctionnement fiable du système numérique, les concepteurs doivent étudier et vérifier la performance de la conception du circuit en dessous de la fréquence du point d'inflexion. L'analyse fréquentielle des signaux numériques montre que les signaux supérieurs à la fréquence du point d'inflexion sont atténués, de sorte qu'ils n'ont pas d'effet sensible sur la diaphonie, tandis que les signaux inférieurs à la fréquence du point d'inflexion contiennent suffisamment d'énergie pour influencer le fonctionnement du circuit. La fréquence du point d'inflexion est calculée de la manière suivante: fknee = 0,5 / modèle de diaphonie de la carte trisepcb le modèle présenté dans cette section fournit une plate - forme pour l'étude de différentes formes de diaphonie et illustre comment l'impédance mutuelle entre deux lignes microruban conduit à la diaphonie sur un PCB. Les impédances mutuelles sont uniformément réparties le long des deux traces. La diaphonie se produit lorsqu'une porte numérique rencontre un front montant d'une ligne de diaphonie et se propage le long d'une trace: 1) la capacité mutuelle cm et l'inductance mutuelle LM couplent ou "diaphonient" la tension à la ligne de diaphonie adjacente. 2) La tension de diaphonie apparaît sur la ligne de diaphonie sous La forme d'une impulsion étroite dont la largeur est égale au temps de montée de l'impulsion sur la ligne de diaphonie. 3) sur la ligne brouillée, l'impulsion diaphonique est divisée en deux, puis commence à se propager dans deux directions opposées. Cela divise la diaphonie en deux parties: une diaphonie directe se propageant dans le sens de propagation de l'impulsion perturbatrice originale et une diaphonie inverse se propageant dans le sens opposé à la source du signal. Les types et les mécanismes de couplage de la diaphonie sont basés sur les modèles discutés précédemment, les mécanismes de couplage de la diaphonie sont décrits ci - dessous et deux types de diaphonie sont discutés, avant et arrière. Mécanisme d'interférence induit par une capacité mutuelle dans un circuit: lorsqu'une impulsion sur une ligne interférente atteint un condensateur, une impulsion étroite sera couplée à la ligne interférente à travers le condensateur. L'amplitude des impulsions de couplage est déterminée par la taille de la capacité mutuelle. L'impulsion de couplage se divise alors en deux et commence à se propager le long de la ligne brouillée dans deux directions opposées. Les inductances mutuelles dans les circuits du mécanisme de couplage inductif ou transformateur provoquent des perturbations, de sorte que les impulsions se propageant sur la ligne de perturbation vont charger la position suivante où les pics de courant apparaissent. Cette pointe de courant crée un champ magnétique qui induit alors une pointe de courant sur le fil perturbé. Le transformateur génère sur la ligne brouillée deux pics de tension de polarités opposées: le picot négatif se propage vers l'avant et le picot positif vers l'arrière. Diaphonie inverse les tensions de diaphonie de couplage capacitif et inductif induites par le modèle ci - dessus ont un effet additif dans la position de diaphonie de la ligne brouillée. La diaphonie inverse qui en résulte présente les caractéristiques suivantes: la diaphonie inverse est la somme de deux impulsions de même polarité. Du fait que la position de diaphonie se propage avec les bords de l'impulsion perturbatrice, l'interférence inverse se présente à la source de la ligne perturbée comme un signal impulsionnel large de bas niveau dont la largeur correspond à la longueur de la trace. L'amplitude de diaphonie réfléchie n'est pas liée au temps de montée des impulsions de la ligne interférente, mais dépend de la valeur de l'impédance mutuelle. La diaphonie directe réaffirme que les tensions de diaphonie couplées capacitivement et inductivement s'accumulent à la position diaphonique de la ligne victime. La diaphonie avant comprend certaines des caractéristiques suivantes: la diaphonie avant est la somme de deux impulsions de polarité inverse. Comme les polarités sont opposées, le résultat dépend des valeurs relatives de la capacité et de l'inductance. La diaphonie vers l'avant apparaît à l'extrémité de la ligne de la victime sous la forme d'une pointe étroite de largeur égale au temps de montée de l'impulsion de l'agresseur. La diaphonie avant dépend du temps de montée de l'impulsion perturbatrice. Plus le front montant est rapide, plus l'amplitude est élevée et plus la largeur est étroite. L'amplitude de diaphonie avant dépend également de la longueur de la paire: lorsque la position de diaphonie se propage le long des bords de l'impulsion de l'agresseur, l'impulsion de diaphonie avant sur le fil de la victime recevra plus d'énergie. Instruments et réglages afin de mesurer efficacement la diaphonie en laboratoire, un oscilloscope à large bande avec une largeur de bande de mesure de 20 GHz doit être utilisé et le circuit à tester doit être piloté par un générateur d'impulsions de haute qualité qui délivre des impulsions avec des impulsions ascendantes.