정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
1. 만담의 원인은 무엇인가?
신호가 PCB를 따라 경로설정되면 그 전자파도 경로설정을 따라 전파되여 집적회로칩의 한쪽끝에서 선로의 다른 한쪽끝으로 전파된다.전자파는 전파 과정 중에 전자기 감응으로 인해 순간적 전압과 전류가 발생한다.
전자파는 시간에 따라 변화하는 전장과 자기장을 포함한다.PCB에서 실제로 전자기장은 각종 배선에 국한되지 않으며 상당 부분의 전자기장 에너지는 배선 밖에 존재한다.따라서 근처에 다른 회선이 있으면 신호가 도선을 따라 전파될 때 그 전장과 자기장은 다른 회선에 영향을 줄 수 있다.맥스웰 방정식에 따르면 시변 전장과 자기장은 인접 도체에 전압과 전류를 발생시킨다.따라서 신호 전파 과정을 수반하는 전자장은 인접한 선로에 신호를 발생시켜 직렬 교란을 초래할 수 있다.
2. 양방향 직렬 교란의 용량 특성
전방향 직렬 교란은 용량성과 감지성이라는 두 가지 상호 연관된 특성으로 나타난다.침입 신호가 전진하면 피해자에서 동일한 위상을 가진 전압 신호가 생성됩니다.이 신호의 속도는 침입 신호와 같지만 항상 침입 이전입니다.이는 교란 신호가 미리 전파되지 않고 침입 신호와 같은 속도로 더 많은 에너지와 결합한다는 것을 의미한다.
"침입" 신호의 변화로 인해 직렬 신호가 발생하기 때문에 순방향 직렬 펄스는 단극성이 아니라 양극성과 음극성을 동시에 가지고 있다.펄스 지속 시간은 침입 신호의 전환 시간과 같습니다.
도선 사이의 결합 커패시터는 정방향 직렬 펄스의 진폭을 결정하며, 결합 커패시터는 PCB의 재료, 기하학적 크기, 선로가 교차하는 위치 등 많은 요소에 의해 결정됩니다. 진폭과 평행 선로 사이의 거리는 비례합니다: 거리가 길수록 직렬 펄스가 커집니다.그러나"침입"신호가 점차 에너지를 잃고"피해자"가 거꾸로"침입자"로 결합되기 때문에 간섭 펄스 폭에는 상한선이 있습니다.
양방향 직렬 교란의 감지 특성
"침입" 신호가 전파될 때, 그 시변 자기장에도 직렬 교란이 발생한다: 전감 특성을 가진 순방향 직렬 교란이다.그러나 감지 직렬과 용량 직렬은 뚜렷한 차이가 있다: 순방향 감지 직렬의 극성과 순방향 용량 직렬의 극성은 상반된다.이는 순방향에서 교란하는 용량부분과 감지부분이 서로 경쟁하여 서로 상쇄되기때문이다.사실 양방향 커패시터 인터럽트와 감지 인터럽트가 같을 때 양방향 인터럽트는 존재하지 않는다.
많은 설비에서 전방향 교란은 매우 작지만, 후방향 교란은 하나의 주요 문제가 되는데, 특히 긴 막대형 회로판의 경우 용량 결합이 강화되었기 때문이다.그러나 시뮬레이션이 없었다면 감지 인터럽트와 용량 인터럽트가 어느 정도 상쇄되었는지 알 수 없었을 것이다.
양방향 간섭을 측정하면 극성에 따라 흔적선이 커패시터 결합인지 센싱 결합인지 확인할 수 있습니다.만약 교란의 극성이 침입 신호와 같다면 커패시터 결합이 지배적일 것이고, 그렇지 않으면 인덕션 결합이 지배적일 것이다.PCB 보드에서는 일반적으로 인덕션 결합이 더 강해집니다.
후방 직렬 교란의 물리 이론은 전방향 직렬 교란의 이론과 같다:"침입"신호의 시변 전장과 자기장은"피해자"에서 감지와 용량 신호를 일으킨다.그러나 둘 사이에도 차이가 있다.
가장 큰 차이는 역방향 교란 신호의 지속 시간이다.전방향 인터럽트와 침입 신호의 전파 방향과 속도가 같기 때문에 전방향 인터럽트의 지속 시간은 침입의 지속 시간과 같다.그러나 역방향 간섭과 침입 신호는 반대 방향으로 전파되며 침입 신호에 뒤떨어지고 긴 펄스 문자열을 초래합니다.
순방향 인터럽트와 달리 역방향 인터럽트 펄스의 폭은 회선 길이와 무관하며, 그 펄스 지속 시간은"침입"신호 지연 시간의 두 배이다.왜?신호의 시작점에서 역방향 인터럽트가 관찰되었다고 가정합니다.침입 신호가 시작점에서 멀어지면 다른 지연 신호가 나타날 때까지 역방향 펄스가 생성됩니다.이렇게 하면 역방향 간섭 펄스의 전체 지속 시간이 침입 신호 지연 시간의 두 배입니다.
3. 역방향 간섭의 반사
드라이브 칩과 수신기 칩 간의 간섭 간섭에 관심이 없을 수 있습니다.그런데 왜 역방향 펄스에 관심을 가져야 합니까?드라이브 칩은 일반적으로 임피던스 출력이 낮기 때문에 흡수된 임피던스보다 더 많은 임피던스 신호를 반사합니다.역방향 인터럽트 신호가 피해자의 구동 칩에 도달하면 수신 칩에 반사됩니다.구동 칩의 출력 저항은 일반적으로 도선 자체보다 낮기 때문에 종종 직렬 교란 신호의 반사를 일으킬 수 있다.
전감과 용량의 두 가지 특성을 가진 전방향 교란 신호와 달리 후방 교란 신호는 하나의 극성만 있기 때문에 후방 교란은 스스로 제거할 수 없다.역방향 교란 신호와 반사된 교란 신호의 극성은 침입 신호와 같으며 그 진폭은 이 두 부분을 합친 것이다.
"피해자" 의 수신단에서 역방향 간섭 펄스를 측정할 때 이 간섭 신호는""피해자"구동 칩에 반사되었다는 것을 기억하십시오.역방향 직렬 신호의 극성이 침입 신호와 반대되는 것을 관찰할 수 있습니다.
디지털 설계에서, 너는 항상 일부 정량 지표에 관심을 가진다.예를 들어, 정방향 또는 역방향 모두에서 최대 노이즈 허용 한도는 150mV입니다.그렇다면 소음을 정확하게 측정할 수 있는 간단한 방법은 없을까?간단한 답은"아니오"이다. 전자장 효과가 너무 복잡하기 때문에 일련의 방정식, 회로 기판의 토폴로지 구조, 칩의 아날로그 특성 등과 관련된다.
4.교란 제거
한 가지 방법은 결합에 영향을 주는 하나 이상의 기하학적 매개변수 (예: 회선 길이, 회선 간 거리 및 보드의 계층화 위치) 를 변경하는 것입니다.다른 방법은 단자를 사용하여 단선을 다중 채널 결합선으로 변경하는 것입니다.합리적인 설계를 통해 다선 단말기는 대부분의 교란을 제거할 수 있다.
5.라인 길이
많은 설계자들은 회선의 길이를 줄이는 것이 교란을 줄이는 관건이라고 생각한다.사실, 거의 모든 회로 설계 소프트웨어는 최대 병렬 회선 길이 제어 기능을 제공합니다.불행히도 형상 값을 변경하는 것만으로는 간섭을 줄이기 어렵습니다.
직렬 간섭은 결합 길이의 영향을 받기 때문에 결합 관계가 없는 선로의 길이를 줄일 때 직렬 간섭은 거의 줄어들지 않는다.또한 결합 길이가 드라이브 칩의 하강 또는 상승 시간 지연을 초과하면 결합 길이와 전방향 간섭 사이의 선형 관계가 포화 값에 도달합니다.이때 이미 긴 결합선을 단축하는 것은 직렬 교란을 줄이는 데 거의 효과가 없다.
6.격리의 어려움
결합 회선 사이의 거리를 늘리는 것은 쉽지 않다.배선이 매우 밀집되어 있으면 배선 밀도를 낮추는 데 많은 노력을 기울여야 합니다.직렬 간섭이 걱정되는 경우 격리된 레이어를 하나 또는 두 개 추가할 수 있습니다.만약 당신이 회선이나 네트워크 사이의 거리를 확대해야 한다면, 당신은 조작하기 쉬운 소프트웨어를 가지고 있는 것이 가장 좋다.회로의 폭과 두께는 직렬 간섭에도 영향을 미치지만 회로의 거리 계수보다 훨씬 작은 영향을 미칩니다.따라서 이 두 매개변수는 일반적으로 거의 조정되지 않습니다.
개전 재료의 두께는 매우 큰 길이에서 직렬 교란 방해에 영향을 준다.일반적으로 경로설정 레이어를 전력 레이어 (Vcc 또는 바닥) 에 가까이 두면 직렬 간섭이 줄어듭니다.개선 효과의 정확한 값은 시뮬레이션을 통해 결정해야 합니다.
7. 계층화 요소
일부 PCB 설계자는 고속 회로 설계에서 중대한 오류인 계층화 방법에 여전히 주의를 기울이지 않습니다.계층화는 전송선의 임피던스, 지연 및 결합 등의 성능에 영향을 줄 뿐만 아니라 회로 조작에 고장이나 심지어 변화가 발생하기 쉽다.예를 들어 5mil의 개전 두께를 줄여 직렬 간섭을 줄이는 것은 불가능하다. 비록 원가와 공정 방면에서 이렇게 할 수 있지만.
8. 치명적인 무기
불행히도, 이러한 단자는 비싸고 이상적으로 구현 될 수 없습니다. 일부 전송선 간의 결합 임피던스가 너무 작기 때문에 큰 전류가 드라이브 칩으로 유입됩니다.전송선과 땅 사이의 임피던스는 칩을 구동하기에는 너무 클 수 없습니다.이러한 문제가 있고 이러한 유형의 단자를 사용할 계획이라면 AC 결합 콘덴서를 추가해 보십시오.
비록 실현에 약간의 어려움이 존재하지만, 임피던스 어레이 단말기는 여전히 신호 반사와 교란을 처리하는 치명적인 무기이며, 특히 악조건 하에서 더욱 그렇다.다른 환경에서는 작동하거나 작동하지 않을 수 있지만 여전히 권장되는 방법입니다.
