Notizie PCB - Analisi crosstalk di progettazione PCB ad alta velocità

Crosstalk si riferisce al segnale indesiderato di tensione di rumore generato dall'accoppiamento reciproco di campi elettromagnetici tra segnali adiacenti quando il segnale si propaga sulla linea di trasmissione, cioè l'energia è accoppiata da una linea all'altra. Con la crescente complessità e le prestazioni dei prodotti elettronici, la densità dei circuiti stampati e la frequenza dei relativi dispositivi sono in costante aumento. Mantenere e migliorare la velocità e le prestazioni del sistema è diventato un problema importante per i progettisti. Più alta è la frequenza del segnale, più ripido è il bordo, più piccole dimensioni del PCB e l'aumentata densità di cablaggio fanno aumentare significativamente l'influenza del crosstalk nella progettazione del PCB ad alta velocità. Il problema del crosstalk esiste oggettivamente, ma superare un certo limite può causare un falso innesco del circuito e causare il malfunzionamento del sistema. Il progettista deve comprendere il principio del crosstalk e applicare metodi appropriati nella progettazione per ridurre al minimo l'impatto negativo del crosstalk.

L'avvolgimento trasversale nella progettazione PCB ad alta velocità può essere causato dall'accoppiamento di campo magnetico generato da induttanza reciproca o dall'accoppiamento di campo elettrico generato dalla capacità reciproca. i modelli crosstalk di due linee di trasmissione accoppiate. Il crosstalk near-end si riferisce alla crosstalk sulla linea interferente vicino al driver della linea di interferenza, e il crosstalk lontano si riferisce alla crosstalk sulla linea interferente vicino all'estremità ricevente della linea di interferenza. L'accoppiamento induttivo è l'interferenza causata dalla tensione indotta sull'oggetto interferito a causa del campo magnetico generato dal cambiamento di corrente sulla sorgente di interferenza. Il campo magnetico del segnale trasmesso sulla linea ab in induce una tensione sulla linea cd. La linea di interferenza può essere considerata come il lato primario del trasformatore, la linea interferente può essere considerata come il lato secondario del trasformatore e la corrente generata dalla linea interferente è all'estremità vicina. Flusso nella resistenza al carico e nella resistenza al carico remoto. Tp è il tempo di ritardo della linea di trasmissione e Tr è il tempo di aumento del segnale di azionamento. Si può vedere che l'accoppiamento lontano-end produce un impulso negativo con una larghezza di impulso di Tr, e l'accoppiamento vicino-end memorizza l'espansione del tempo 2TP, e la sua ampiezza rimane invariata, ma l'area totale della loro crosstalk di accoppiamento è la stessa. L'area totale dell'accoppiamento crosstalk è proporzionale alla LM (dIs/dt) e alla lunghezza dell'accoppiamento. L'accoppiamento capacitivo è l'interferenza causata dalla corrente indotta sull'oggetto interferito a causa del cambiamento di tensione sulla sorgente di interferenza. La forma d'onda di ogni punto causata dall'accoppiamento capacitivo reciproco è mostrata in . La differenza dall'accoppiamento induttivo reciproco è che l'accoppiamento remoto è un impulso positivo. L'area di accoppiamento crosstalk è proporzionale al CM[(dv/dt) e alla lunghezza di accoppiamento. Il crosstalk induttivo e capacitivo è essenzialmente il risultato della sovrapposizione di due crosstalk di accoppiamento. mentre alla fine c cercano di annullare l'effetto reciproco (le loro polarità al punto c al contrario). L'ampiezza dell'impulso crosstalk near-end è costante e la larghezza dell'impulso è il doppio del tempo di propagazione Tp rappresentato dalla regione di accoppiamento. La larghezza dell'impulso estremo è approssimativamente il tempo di salita Tr dell'impulso sulla linea di interferenza e l'ampiezza aumenta con l'aumento della lunghezza di accoppiamento. In condizioni normali, in un piano completo, le tensioni induttive e capacitive crosstalk sono fondamentalmente le stesse. Il circuito stripline nel circuito PCB ha un buon equilibrio di accoppiamento induttivo e capacitivo e il suo crosstalk lontano è piccolo; Per la linea, la maggior parte del campo elettrico relativo al crosstalk passa attraverso l'aria invece di altri materiali isolanti, quindi il crosstalk capacitivo è più piccolo della stringa induttiva, il che fa sì che il suo accoppiamento estremo sia un numero negativo. Se il problema principale è il crosstalk, disponi tutte le tracce sensibili come strip line. Diagramma della forma d'onda crosstalk dell'accoppiamento capacitivo e dell'induttanza reciproca L'effetto della crosstalk sul sistema è generalmente negativo. È impossibile evitare completamente il crosstalk nella progettazione PCB ad alta densità e complessa. Per ridurre il crosstalk, la cosa fondamentale è rendere il più piccolo possibile l'accoppiamento tra la rete sorgente di interferenza e la rete interferente. Nella progettazione del sistema, dovremmo scegliere un metodo appropriato per ridurre al minimo il crosstalk senza influenzare altre prestazioni del sistema. In combinazione con l'analisi di cui sopra, la soluzione al problema crosstalk è principalmente considerata dai seguenti aspetti: Quando le condizioni di cablaggio lo consentono, aumentare il più possibile la distanza tra le linee di trasmissione; o ridurre il più possibile la lunghezza parallela tra linee di trasmissione adiacenti (lunghezza parallela cumulativa), preferibilmente tra strati diversi; Nel caso di garantire la tempistica del segnale, scegliere dispositivi con bassa velocità di conversione il più possibile per rallentare la velocità di cambiamento del campo elettrico e del campo magnetico, riducendo così la conversazione incrociata; Lo strato di segnale di due strati adiacenti (senza isolamento dello strato planare) dovrebbe essere perpendicolare alla direzione di instradamento, cercare di evitare instradamento parallelo per ridurre la conversazione incrociata tra strati; Nella progettazione della pila, a condizione di soddisfare l'impedenza caratteristica, lo strato dielettrico tra lo strato di cablaggio e il piano di riferimento (potenza o piano di terra) deve essere reso il più sottile possibile, aumentando così l'accoppiamento tra la linea di trasmissione e il piano di riferimento e riducendo l'accoppiamento adiacente delle linee di trasmissione; Poiché lo strato superficiale ha un solo piano di riferimento, l'accoppiamento di campo elettrico del cablaggio di superficie è più forte di quello dello strato medio, quindi le linee di segnale che sono più sensibili al crosstalk sono posizionate nello strato interno il più possibile; Attraverso la terminazione, l'impedenza dell'estremità lontana e dell'estremità vicina della linea di trasmissione è abbinata alla linea di trasmissione, che può ridurre notevolmente l'ampiezza del crosstalk. Crosstalk è un problema che non può essere ignorato nella progettazione di circuiti PCB ad alta velocità e sta ottenendo sempre più attenzione. La progettazione di sistemi digitali è entrata in una nuova fase. Molti problemi di progettazione ad alta velocità che erano secondari in passato hanno ora avuto un impatto critico sulle prestazioni del sistema. Problemi di integrità del segnale, tra cui il crosstalk, hanno portato cambiamenti nei concetti di progettazione, nei processi di progettazione e nei metodi di progettazione. Di fronte alle nuove sfide, la chiave per il rumore crosstalk è scoprire quelle reti che hanno un impatto reale sul normale funzionamento del sistema, invece di sopprimere ciecamente il rumore crosstalk su tutte le reti, il che contraddice anche il