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Time-domain crosstalk measurement method for quality verification of printed circuit boards
Paying attention to the trend of environmental protection informatization and the development of various environmental protection technologies, PCB工場 は、企業の汚染排出と管理結果を監視するために大きなデータを開始できます, そして、タイムリーな方法で環境汚染問題を見つけて、解決してください. 新時代の生産コンセプトに追いつく, 資源利用の継続的改善, 緑の生産を実現する. 努力する PCB 工場業界は効率的に実現する, 経済的で環境に優しい生産モデル, そして、国の環境保護政策に積極的に対応する.
通信分野におけるディジタルシステムの実行速度として, ビデオ, ネットワークとコンピュータ技術が加速, the quality requirements for printed circuit boards (printed circuit boards) in such systems are also getting higher and higher. 初期のプリント回路基板設計は、信号周波数の増加とパルス立ち上がり時間の減少に直面してシステム性能および作業要件を保証することができなかった. 現在のプリント回路基板設計において, we must use the transmission line theory to model the printed circuit board and its components (edge コネクタ, microstrip lines and component sockets). フォームを完全に理解するだけで, プリント回路基板におけるクロストークのメカニズムと結果およびそれに対応する技術を使用して、プリント回路基板を含むシステムの信頼性を向上させることができる. 本稿は、主にプリント回路基板の設計に焦点を当てている, しかし、私は記事で議論される内容がケーブルとコネクタの特徴づけのような他のアプリケーションも助けると思っています.
プリント回路基板設計者がクロストークを気にかける理由は、クロストークが増加したノイズレベルのような性能問題を引き起こすことができるということである有害スパイクデータエッジジッタ予期せぬ信号反射.
これらの問題のどれがプリント回路基板の設計に影響を及ぼすかは、多くの要因に依存する, 基板に用いられる論理回路の特性など, 回路基板の設計, the mode of crosstalk (reverse or forward), 干渉線と干渉線の両側の終端. この記事で提供される情報は、読者がクロストークに関する理解と研究を深めるのを助けることができて、デザインのクロストークの影響を減らすことができます.
プリント回路基板設計のクロストークをできるだけ少なくするために, 容量性リアクタンスと誘導性リアクタンスのバランスを見つけなければならない, そして、定格インピーダンス値を達成するよう努力する, プリント回路基板の製造可能性は、伝送線路インピーダンスがよく制御されることを必要とするので. 回路基板設計完了後, コンポーネント, connectors, そして、ボード上の終了方法は、どのようなクロストークが回路性能に大きな影響を及ぼすかを決定する. 時間領域測定法の使用, by calculating the inflection point frequency and understanding the printed circuit board crosstalk (Crosstalk-on-printed circuit board) model, 設計者はクロストーク解析の境界範囲を設定できる.
PCB patch processing time domain measurement method
In order to measure and analyze crosstalk, 周波数スペクトルにおける周波数の高調波成分とこれらの高調波周波数における最大EMIとの間の関係を観測するために、周波数領域技術を使用することができる. しかし, the time domain measurement of the digital signal edge (the time it takes to rise from 10% of the signal level to 90%) is also a method of measuring and analyzing crosstalk, そして、時間領域測定は以下の利点を有する, または立ち上がり時間, 信号中の各周波数成分の高さを直接表示する. したがって, the signal speed (ie rise time) defined by the signal edge can also help reveal the mechanism of crosstalk. 上昇時間は、変曲点周波数を計算するために直接使用することができる. 本論文では、クロストークを説明し測定するために立ち上がり時間測定方法を使用する.
デジタルシステムが確実に動くことを確実にするために, 設計者は、変曲点周波数以下の回路設計の性能を研究し検証する必要がある. ディジタル信号の周波数領域解析は、変曲点周波数より高い信号が減衰され、クロストークに実質的な影響を与えないことを示す, 変曲点周波数以下の信号に含まれるエネルギーは、回路の動作に影響を及ぼすのに十分である. 変曲点周波数は以下の式で計算する。
PCBA patch processing printed circuit board crosstalk model
The model provided in this section provides a platform for the study of different forms of crosstalk and clarifies how the mutual impedance between two microstrip lines causes crosstalk on the printed circuit board. 図1は概念的なトランスインピーダンスモデルである. 相互インピーダンスは2つのトレースに沿って一様に分布する. クロストークは、デジタルゲート回路が立ち上がりエッジをクロストーク線12に送るときに発生する, and it spreads along the trace:
The mutual impedance between two traces on a printed circuit board.
1. 相互キャパシタンスCmと相互インダクタンスLmは、隣接する干渉線または、アヤルノッククロスストーク・クェーサー電圧に結合する.
2. クロストーク電圧は干渉幅パルスの立ち上がり時間に等しい幅の狭いパルスの形で干渉されたラインに現れる.
3干渉した線で, クロストークパルスは2つに分裂する, それから、2つの反対方向に伝播し始めます. これは、クロストークを2つの部分に分割する。すなわち、元の干渉パルスの方向に伝搬する順方向クロストークと、信号源と反対方向に伝搬する逆クロストークとを分ける.
PCBA patch processing crosstalk type and coupling mechanism
According to the model discussed above, クロストークの結合機構を以下に紹介する, と2つのタイプのクロストーク, フォワードとリバース, について.
容量結合機構. 回路内のキャパシタンスに起因する干渉機構である, 干渉線のパルスがコンデンサに達するとき, それは、コンデンサを経た干渉されたラインに、狭いパルスを連結する結合されたパルスの振幅は、相互キャパシタンスの大きさによって決定されるthen, 結合したパルスは2つに分ける, 干渉線に沿って2つの反対方向に伝搬し始める.
インダクタンス/トランスカップリング機構. 回路のインダクタンスによる干渉, 以下を含む。干渉ライン上を伝播するパルスは、電流スパイクの次の位置を充電するこの電流スパイクは磁場を発生する, and then induces a current spike on the interfered line; transformers Two voltage spikes of opposite polarity will be generated on the interfered line (negative spikes propagate in the forward direction, and positive spikes propagate in the reverse direction).
逆クロストーク. 上記モデルによって引き起こされた容量性および誘導性結合クロストーク電圧は、干渉されたラインのクロストーク位置における加算効果を生じる. 結果として生じる逆クロストークは、以下の特性を含む。逆クロストークは、同じ極性の2つのパルスの合計であるクロストークの位置は干渉パルスのエッジに沿って伝搬するので, 逆干渉は低レベルとして現れる, 干渉されたラインのソースの広いパルス信号およびその幅およびトレースの長さ間の対応する関係は、ある反射されたクロストーク振幅は、干渉ライン22のパルス立ち上がり時間とは無関係である, しかし相互インピーダンス値に依存する.
フォワードクロストーク. 容量性および誘導性結合クロストーク電圧が、妨害されたラインのクロストーク位置に蓄積されることを繰り返す必要がある. 順方向クロストークは、次の特性を含む. 極性が反対だから, 結果は、キャパシタンスおよびインダクタンスの相対値に依存する前方クロストークは、干渉パルスの立ち上がり時間に等しい幅を有する狭いスパイクとして干渉ラインの端部に現れる順方向クロストークは干渉パルスの立ち上がり時間に依存する. 立ち上がりが速い, 振幅が高い, 幅は狭くなります前方クロストーク振幅もまた、対の長さに依存する。すなわち、クロストークの位置が干渉パルスのエッジに沿って伝搬するとき, 干渉線上の順方向クロストークパルスは、より多くのエネルギーを得る .
におけるクロストークの特性化PCBA patch processing
In this section, 我々は、クロストークの発生メカニズムと、先に導入されたいくつかのクロストークタイプの設定を研究するために、単層プリント基板にいくつかの測定例を使用する. 実験室におけるクロストークを効果的に測定するために, 測定帯域幅20 GHzの広帯域オシロスコープを使用する, そして、高品質のパルス発生器は、試験中の回路を駆動するためにオシロスコープの立上り時間に等しい立ち上がり時間でパルスを出力しなければならない. 同時に, 高品質ケーブル, 終端抵抗器及びアダプタは、プリント基板を試験中に接続するために使用される.
