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Nel campo di progettazione elettronica in rapido sviluppo di oggi, l'alta velocità e la miniaturizzazione sono diventati una tendenza inevitabile nel design. Allo stesso tempo, fattori come l'aumento della frequenza del segnale, più piccola è la dimensione del circuito stampato, l'aumento della densità di cablaggio e la diminuzione dello spessore tra gli strati causata dall'aumento del numero di strati, causeranno vari problemi di integrità del segnale. Pertanto, è necessario considerare i problemi di integrità del segnale quando si progettano livelli di scheda ad alta velocità, padroneggiare la teoria dell'integrità del segnale e quindi guidare e verificare la progettazione di PCB ad alta velocità. In tutti i problemi di integrità del segnale, il crosstalk è molto comune. Crosstalk può apparire all'interno del chip, o su circuiti stampati, connettori, pacchetti chip e cavi. Questo articolo analizzerà le cause del segnale crosstalk nella progettazione di schede PCB ad alta velocità, nonché i metodi di soppressione e miglioramento.
La generazione di conversazioni incrociate
Il crosstalk si riferisce all'influenza dell'accoppiamento elettromagnetico sulle linee di trasmissione adiacenti quando un segnale viene trasmesso su un canale di trasmissione. Un eccessivo crosstalk può causare un falso innesco del circuito e causare il malfunzionamento del sistema.
Il segnale mutevole (come un segnale step) si propaga da A a B lungo la linea di trasmissione e un segnale accoppiato viene generato sulla linea di trasmissione da C a D. Quando il segnale modificato ritorna a un livello DC stabile, il segnale accoppiato non esisterà più. Pertanto, il crosstalk si verifica solo nel processo di salto del segnale e più veloce il segnale cambia, maggiore è il crosstalk generato. Il crosstalk può essere diviso in crosstalk di accoppiamento capacitivo (a causa del cambiamento di tensione della sorgente di interferenza, la corrente indotta sull'oggetto interferito porta a interferenze elettromagnetiche) e crosstalk di accoppiamento induttivo (a causa del cambiamento di corrente della sorgente di interferenza, la tensione indotta è indotta sull'oggetto interferito e quindi Causa interferenza elettromagnetica). Tra questi, il segnale crosstalk generato dal condensatore di accoppiamento può essere diviso in crosstalk in avanti e crosstalk inverso Sc sulla rete vittima, questi due segnali hanno la stessa polarità; Il segnale crosstalk generato dall'induttore di accoppiamento è diviso anche in crosstalk in avanti e crosstalk inverso Sl, i due segnali hanno polarità opposte.
La capacità reciproca e l'induttanza reciproca sono entrambe correlate al crosstalk, ma devono essere considerate separatamente. Quando il percorso di ritorno è un ampio piano uniforme, come la maggior parte delle linee di trasmissione accoppiate su un circuito stampato, la quantità di corrente di accoppiamento capacitivo e corrente di accoppiamento induttivo sono approssimativamente la stessa. In questo momento, la quantità di conversazione incrociata tra i due deve essere accuratamente predetta. Se il mezzo del segnale parallelo è fisso, cioè nel caso di una stripline, allora il crosstalk in avanti causato dall'induttanza accoppiata e dal condensatore sono approssimativamente uguali e si annullano a vicenda, quindi solo il crosstalk inverso deve essere considerato. Se il mezzo del segnale parallelo non è fisso, cioè, nel caso di una linea di microscatto, la traversa in avanti causata dall'induttanza di accoppiamento è maggiore della traversa in avanti causata dal condensatore di accoppiamento man mano che la lunghezza parallela aumenta. Pertanto, il crosstalk del segnale parallelo nello strato interno è maggiore di quello dello strato superficiale. Il crosstalk dei segnali paralleli è piccolo.
Analisi e soppressione delle conversazioni incrociate
L'intero processo di progettazione PCB ad alta velocità include passaggi come progettazione del circuito, selezione del chip, progettazione schematica, layout PCB e routing. È necessario trovare il crosstalk in diversi passaggi e adottare misure per sopprimerlo al fine di ridurre le interferenze.
Calcolo delle conversazioni incrociate
Il calcolo del crosstalk è molto difficile. Ci sono tre fattori principali che influenzano l'ampiezza del segnale crosstalk: il grado di accoppiamento tra le tracce, la spaziatura delle tracce e la terminazione delle tracce. Distribuzione corrente lungo la linea microstrip sui percorsi avanti e ritorno. La distribuzione corrente tra la traccia e il piano (o tra la traccia e la traccia) è impedenza comune, che causerà l'accoppiamento reciproco a causa della diffusione della corrente, e la densità di corrente di picco si trova direttamente sotto il centro della traccia e dalla traccia I due lati del decadimento rapidamente verso il terreno.
Quando la distanza tra la traccia e il piano è lontana, l'area del ciclo tra i percorsi in avanti e di ritorno aumenta, in modo che l'induttanza del circuito stampato PCB, che è proporzionale all'area del ciclo, aumenta. L'equazione seguente descrive la distribuzione ottimale della corrente che minimizza l'intera induttanza del ciclo formata dai percorsi di corrente avanti e ritorno. La corrente descritta minimizza anche l'energia totale immagazzinata nel campo magnetico intorno alla traccia del segnale.
