Data PCB - Kaedah Keukuran Crosstalk untuk pengesahan kualiti papan PCB

Dengan kelajuan operasi sistem digital yang semakin meningkat dalam bidang komunikasi, video, rangkaian dan teknologi komputer, the demands on the quality of printed circuit boards dalam sistem tersebut juga meningkat. Awal Papan PCB desain telah tidak dapat menjamin prestasi sistem dan keperluan kerja dihadapan frekuensi isyarat meningkat dan pendekatan masa naik denyut. In current Papan PCB desain, kita perlu guna teori garis penghantaran untuk model Papan PCB and its components (edge sambungan, garis microstrip, and component sockets). Hanya dengan memahami bentuk, mekanisme dan konsekuensi percakapan salib pada PCB, dan menggunakan teknologi yang sepadan untuk menekan, boleh kita bantu kita meningkatkan kepercayaan sistem termasuk PCB. Artikel ini fokus pada Papan PCB desain, tetapi ia dipercayai bahawa kandungan yang dibincangkan dalam artikel ini juga akan berguna dalam aplikasi lain seperti pengecualian kabel dan sambungan. Penjana PCB bimbang dengan fenomena perbualan salib kerana ia boleh menyebabkan masalah prestasi seperti tingkat bunyi meningkat, titik tidak diinginkan, jitter pada pinggir data, dan refleksi isyarat yang tidak dijangka. Yang mana masalah ini akan mempengaruhi reka PCB bergantung pada banyak faktor, seperti ciri-ciri sirkuit logik yang digunakan di papan, desain papan, the mode of crosstalk (reverse or forward), dan garis gangguan dan gangguan. Termination pada kedua-dua sisi wayar. Maklumat yang diberikan di bawah boleh membantu pembaca memperbaiki pemahaman dan penyelidikan mereka pada percakapan salib, dengan demikian mengurangi kesan perbualan salib pada rancangan.

Methods of studying crosstalk
In order to minimize crosstalk in Papan PCB desain, kita mesti cari keseimbangan antara reaksi kapasitif dan induktif, dan berusaha untuk mencapai nilai impedance, kerana kemudahan menghasilkan Papan PCB memerlukan pengendalian garis penghantaran untuk dikawal dengan baik. Selepas rancangan papan sirkuit selesai, komponen, connectors, dan penghentian di papan menentukan berapa banyak kesan jenis persimpangan mempunyai pada prestasi sirkuit. Mengguna pengukuran domain masa, dengan mengira frekuensi sudut dan memahami Papan PCB crosstalk (Crosstalk-on-Papan PCB) model, ia boleh membantu desainer menetapkan sempadan analisis percakapan salib.

Time Domain Measurement Methods
To measure and analyze crosstalk, teknik domain frekuensi boleh digunakan untuk mengamati hubungan antara komponen harmonik jam dalam spektrum frekuensi dan nilai EMI pada frekuensi harmonik tersebut. Namun, the time domain measurement of digital signal edges (the time it takes to rise from 10% to 90% of the signal level) is also a means of measuring and analyzing crosstalk, and time domain measurement has the following advantages: Speed, atau masa naik, adalah indikasi langsung betapa tinggi setiap komponen frekuensi dalam isyarat. Oleh itu, the signal speed (ie, rise time) defined by the signal edges can also help reveal the mechanism of crosstalk. Masa naik boleh digunakan secara langsung untuk mengira frekuensi sudut. Artikel ini akan menggambarkan dan ukur perbualan salib menggunakan kaedah pengukuran masa naik.

Knee frequency
To ensure reliable operation of a digital system, desainer mesti belajar dan mengesahkan prestasi desain sirkuit di bawah frekuensi sudut. Analisis domain frekuensi bagi isyarat digital menunjukkan bahawa isyarat di atas frekuensi lutut dilumpuhkan sehingga ia tidak mempunyai kesan yang besar pada salib bercakap, semasa isyarat di bawah frekuensi lutut mengandungi tenaga yang cukup untuk mempengaruhi operasi sirkuit. Frekuensi lutut dihitung oleh: fknee = 0.5/trise

Papan PCB crosstalk model
The models presented in this section provide a platform for the study of different forms of crosstalk and illustrate how the mutual impedance between two microstrip lines can cause crosstalk on a PCB. Kegagalan antara satu sama lain disebarkan sepanjang dua jejak. Crosstalk occurs when the digital gate hits a rising edge to the crosstalk line and propagates along the trace:
1) Both the mutual capacitance Cm and the mutual inductance Lm will couple or "crosstalk" a voltage to the adjacent disturbed line.
2) The crosstalk voltage appears on the disturbed line in the form of a narrow pulse whose width is equal to the rise time of the pulse on the disturbing line.
3) On the disturbed line, the crosstalk pulse is divided into two and then starts to propagate in two opposite directions. Ini membahagikan percakapan salib ke dua bahagian: percakapan salib maju menyebarkan dalam arah penyebaran denyutan asal dan percakapan salib balik menyebarkan dalam arah bertentangan dengan sumber isyarat.

Types of Crosstalk and Coupling Mechanisms
Based on the model discussed earlier, mekanisme sambungan perbualan salib diterangkan di bawah dan dua jenis perbualan salib, maju dan balik, dibincangkan.
Interference mechanism caused by mutual capacitance in the circuit:
When the pulse on the disturbing line reaches the capacitor, denyut ketat akan disambung dengan garis yang mengganggu melalui kondensator. Amplitud denyut terhubung ditentukan oleh magnitud kapasitas bersama. Denyut terpasang kemudian pecah dalam dua dan bermula untuk menyebar dalam dua arah bertentangan sepanjang garis yang mengganggu.

Inductive or Transformer Coupling Mechanisms
Mutual inductance in a circuit can cause disturbances such that a pulse propagating on the disturbance wire will charge the next location where the current spike is present. Spike semasa ini menghasilkan medan magnet, yang kemudian mengakibatkan titik semasa pada wayar yang mengganggu. Penukar menghasilkan dua punca tegangan yang bertentangan pada garis terganggu: punca negatif menghasilkan maju, dan titik positif bertambah ke belakang.

reverse crosstalk
The capacitively and inductively coupled crosstalk voltages caused by the above model have an additive effect at the crosstalk location of the disturbed wire. Percakapan salib sebaliknya mempunyai ciri-ciri berikut: Percakapan salib sebaliknya ialah jumlah dua denyut polaritas yang sama. Sejak kedudukan percakapan salib berkembang dengan pinggir denyutan gangguan, gangguan terbalik kelihatan sebagai tahap rendah, isyarat denyut lebar pada hujung sumber garis terganggu, dan lebarnya sepadan dengan panjang jejak. The reflected crosstalk magnitude is independent of the interfering line pulse rise time, tetapi bergantung pada nilai kemudahan bersama.

forward crosstalk
To reiterate, voltas saling bercakap secara kapasitif dan induktif berkumpul di lokasi saling bercakap garis mangsa. Percakapan salib ke hadapan mengandungi beberapa ciri-ciri berikut: Percakapan salib ke hadapan adalah jumlah dua denyut polaritas terbalik. Kerana polariti telah terbalik, keputusan bergantung pada nilai relatif kapasitas dan induktan. Perkataan salib maju muncul pada akhir garis mangsa sebagai punca yang sempit dengan lebar sama dengan masa naik denyutan agresor. Forward crosstalk depends on the rise time of the interfering pulse. Semakin cepat pinggir naik, semakin tinggi amplitud dan semakin sempit lebar. Ukuran perbualan salib depan juga bergantung pada panjang pasangan: kerana kedudukan perbualan salib bertambah sepanjang pinggir denyut agresor, denyut percakapan salib ke depan pada wayar mangsa akan mendapatkan lebih tenaga.

Instruments and Setup
To effectively measure crosstalk in the laboratory, osciloskop jangkauan lebar dengan lebar jangkauan pengukuran 20 GHz patut digunakan, dan litar yang sedang diuji patut dipandu oleh generator denyut kualiti tinggi yang mengeluarkan denyut dengan masa naik sama dengan masa naik oscilloscope. Pada masa yang sama, Kabel berkualiti tinggi, penahanan dan penyesuaian digunakan untuk menyambung PCB di bawah ujian. Jenerator tegangan langkah TDR yang mampu menghasilkan denyut sempit 250mv dengan masa naik 17ps dan output dengan impedance sumber 50 ohms. Penguji hanya perlu sambung PCB untuk diuji.

Forward Crosstalk Measurement
If only measuring forward crosstalk, tamatkan semua jejak untuk menghapuskan refleksi. Perbualan salib ke hadapan patut diukur pada akhir wayar mangsa yang berakhir dengan baik. Seting instrumen dipaparkan dalam Gambar 6.

The effect of circuit desain on crosstalk
Although crosstalk can be reduced and its effects attenuated or eliminated through careful Papan PCB design, mungkin masih ada beberapa percakapan salib yang tersisa di papan. Oleh itu, semasa merancang sirkuit, muatan akhir baris yang sesuai juga perlu digunakan, kerana muatan akhir garis akan mempengaruhi ukuran perbualan salib dan tahap kelemahan perbualan salib pada masa. Bagaimana muatan akhir baris pada akhir jejak dan pada output pintu logik mengurangkan salib bercakap dan mengurangkan penyebabnya.