Technologie PCB - Analyse de simulation à grande vitesse des perçages de lignes différentielles dans les usines de PCB

Dans la conception de systèmes matériels, la diaphonie sur laquelle nous nous concentrons habituellement se produit principalement entre les connecteurs, les boîtiers de puces et les traces parallèles relativement rapprochées. Cependant, dans certaines conceptions de cartes de circuits imprimés dans les usines de circuits imprimés, une grande diaphonie se produit également entre les trous différentiels à grande vitesse. L'éditeur de PCB Factory fournit des exemples d'analyses de simulation et de solutions pour la diaphonie entre les pores différentiels à grande vitesse.

Diaphonie entre les trous différentiels à grande vitesse

Pour les PCB plus épais, l'épaisseur peut atteindre 2,4 mm ou 3 mm. Prenons par exemple un placage de 3 mm. A ce stade, la longueur du via sur le PCB dans la direction Z peut atteindre près de 118 mils. S'il y a un BGA avec un pas de 0,8 mm sur le PCB, l'espacement des Vias de sortie de secteur du dispositif BGA n'est que d'environ 31,5 mil.

Comme représenté sur la figure 1, la longueur parallèle H dans la direction Z entre deux paires de trous différentiels adjacents est supérieure à 100 mils, la distance horizontale entre deux paires de trous différentiels étant de s = 31,5 mils. Le problème de diaphonie entre les Vias différentiels de signaux à grande vitesse doit être pris en compte lorsque la distance parallèle dans la direction Z entre les Vias est très supérieure à la distance horizontale. Soit dit en passant, lors de la conception de circuits imprimés à grande vitesse, la longueur des troncs percés doit être minimisée autant que possible afin de réduire l'impact sur le signal. Comme le montre la figure 1 ci - dessous, si le Stub est routé vers un emplacement proche de la couche inférieure, le Stub sera plus court. Ou vous pouvez utiliser le forage de retour.

Figure 1: diaphonie générée par les pores différentiels à grande vitesse (H > 100 mil, S = 31,5 mil)

Analyse de simulation de diaphonie différentielle entre Vias

Ce qui suit est une simulation d'un exemple de conception avec une épaisseur de plaque de 3 mm, un espacement de 31,5 mil entre les évents BGA de 0,8 mm et une distance h = 112 mil entre les évents.

Comme le montre la figure 2, nous définissons 4 paires différentielles en 8 ports différentiels selon le routage.

Figure 2: définition du port analogique diaphonique

Etant donné que les ports différentiels D1 - D4 sont les extrémités réceptrices de la puce, nous analysons la diaphonie des canaux adjacents en observant la diaphonie distale des ports D5, D7 et D8 vers le port D2. Comme on peut le voir sur la figure 3, la diaphonie distale entre les deux canaux peut être atteinte à une distance relativement proche. -37dB@5GHz Et -32dB@10GHz Et une optimisation supplémentaire de la conception est nécessaire pour réduire la diaphonie.

Figure 3: résultats de la simulation de diaphonie entre paires différentielles

Vous pourriez avoir des questions après avoir lu: comment déterminer la diaphonie causée par un trou différentiel au lieu de la diaphonie causée par une trace différentielle?

Pour illustrer ce problème, nous avons divisé l'exemple ci - dessus en deux parties, la zone de secteur BGA et la trace différentielle, qui ont été simulées séparément. Les résultats de la simulation sont présentés à la figure 4:

Figure 4: résultats de la simulation de diaphonie de la zone d'éventaillement BGA et des traces différentielles

Comme on peut le voir sur les résultats de la simulation à droite de la figure 4, la diaphonie entre les traces différentielles est inférieure à - 50 DB, voire inférieure à - 60 dB dans la bande des 10 GHz. La diaphonie dans la zone de sortie BGA est relativement proche de la valeur de diaphonie de la simulation globale originale. Sur la base des résultats de simulation de la figure 4, on peut conclure que dans l'exemple ci - dessus, la diaphonie entre les perçages différentiels joue un rôle majeur.

Optimisation de la diaphonie entre les trous différentiels

Connaissant la cause sous - jacente de la diaphonie causée par ces problèmes, les moyens d'optimiser la diaphonie entre les trous différentiels sont plus clairs. Augmenter l'espacement entre les pores différentiels est un moyen simple, simple et efficace. Sur la base de la conception originale de l'exemple, nous avons optimisé la position des perçages différentiels pour que l'espacement entre chaque paire de perçages différentiels soit supérieur à 75 mils. D'après les résultats de simulation illustrés sur la figure 5 et la comparaison des données du tableau 1, il apparaît que la diaphonie distale optimisée est améliorée de 15 - 20 DB dans la bande 15 GHz et de 10 dB dans la bande 15 - 20 GHz par rapport à la conception originale.

Figure 5: résultats de la simulation diaphonique après optimisation de l'espacement différentiel des trous