Technologie PCB - Analyse de suppression de diaphonie dans la conception de circuits imprimés encapsulés qfn à petit pas

I. Introduction

Avec la tendance à la conception de circuits à haute vitesse et à haute densité, les boîtiers qfn avec un pas de 0,5 mm ou même un pas plus petit ont été appliqués. Les problèmes de diaphonie dans les zones de sortie de piste PCB introduites par les dispositifs d'encapsulation qfn à petit pas deviennent de plus en plus importants à mesure que le taux de transmission augmente. Pour les applications à haut débit de 8 Gbit / s et plus, il convient de prendre soin d'éviter de tels problèmes et de fournir plus de marge pour les liaisons de transmission numérique à haut débit. Cet article analyse les méthodes de suppression de diaphonie introduites par l'encapsulation qfn à petit pas dans la conception de PCB, fournissant une référence pour de telles conceptions.

2. Analyse du problème

Dans la conception de circuits imprimés, les dispositifs encapsulés qfn utilisent généralement des lignes microruban pour être éventrés de la couche supérieure ou inférieure. Pour les boîtiers qfn à faible pas, il est nécessaire de noter la distance entre les lignes microruban et la longueur des lignes de défilement parallèles dans la zone de ventilation.

La largeur de ligne / pas de ligne de la ligne différentielle est: 8 / 10, la couche de référence de pas de ligne est de 7 mils et la plaque est fr4.

Il ressort des résultats de la simulation que, même dans le cas de lignes parallèles courtes, la diaphonie proximale des ports différentiels D1 à D2 dépasse - 40 dB à 5 GHz, dépasse - 32 dB à 10 GHz et atteint - 40 dB à 15 GHz. Pour les applications de 10 Gbps et plus, la diaphonie doit être optimisée pour contrôler la diaphonie en dessous de - 40 dB.

Iii. Optimisation de l’analyse du programme

Pour la conception de PCB, une méthode d'optimisation plus directe consiste à utiliser des traces différentielles étroitement couplées, à augmenter l'espacement des traces entre les paires différentielles et à réduire la distance de déplacement parallèle entre les paires différentielles.

D'après les résultats optimisés de la simulation, il est possible de réduire la diaphonie proximale entre les paires différentielles de 4,8 ~ 6,95 DB dans la gamme de fréquences 0 ~ 20g en utilisant un couplage étroit et en augmentant l'espacement entre les paires différentielles. Dans la gamme de fréquences 5G ~ 20g, la diaphonie distale est réduite d'environ 1,7 ~ 5,9 db.

En plus d'augmenter l'espacement entre les paires différentielles et de réduire la distance parallèle lors du câblage, nous pouvons également ajuster la distance entre la couche de câblage différentiel et le plan de référence pour supprimer la diaphonie. Plus il est proche de la couche de référence, mieux il inhibe la diaphonie. Sur la base de la méthode de câblage à couplage étroit, nous avons ajusté la distance entre la couche supérieure et sa couche de référence de 7 mil à 4 mil.

Il est à noter que lorsque nous ajustons la distance entre la trace et le plan de référence, l'impédance de la trace différentielle change également et il est nécessaire d'ajuster la trace différentielle pour répondre aux exigences d'impédance cibles. Lorsque la distance entre les Plots SMT de la puce et le plan de référence devient faible, l'impédance devient également faible. Il est nécessaire de creuser le plan de référence du plot SMT pour optimiser l'impédance du plot SMT. Les dimensions spécifiques des creux doivent être déterminées par simulation en fonction de la situation d'empilement.

D'après les résultats de la simulation, après ajustement de la distance entre la trace et le plan de référence, en utilisant un couplage étroit et en augmentant l'espacement entre les paires différentielles, il est possible de réduire la diaphonie proximale entre les paires différentielles de 8,8 à 12,3 dans la gamme de fréquences 0 ~ 20g. Décibels. Sur une plage de 0 ~ 20g, la diaphonie distale est réduite de 2,8 ~ 9,3 db.

Quatrièmement, la conclusion

Grâce à l'optimisation de la simulation, nous pouvons réduire la diaphonie différentielle proximale causée par l'encapsulation qfn à petit pas sur PCB de 8 ~ 12 DB et la diaphonie distale de 3 ~ 9 DB, offrant plus de marge pour les canaux de transmission de données à haute vitesse. Lors de l'élaboration des règles de câblage PCB et de l'empilement, les méthodes de suppression de diaphonie impliquées dans cet article peuvent être prises en compte de manière intégrée pour éviter le risque de diaphonie en raison de l'encapsulation qfn à faible espacement au début de la conception du PCB.