Teknik PCB - Analisis simulasi kelajuan tinggi bagi vias garis berbeza dalam kilang PCB

Dalam rancangan sistem perkakasan, perbualan salib yang biasanya kita perhatikan terutamanya berlaku antara sambungan, pakej cip, dan jejak selari dengan jarak yang relatif dekat. Bagaimanapun, dalam beberapa rancangan papan sirkuit kilang PCB, percakapan salib besar antara laluan berbeza kelajuan tinggi juga akan berlaku. Penyunting kilang PCB menyediakan analisis simulasi contoh dan penyelesaian untuk perbualan salib antara laluan berbeza kelajuan tinggi.

Crosstalk diantara vias berbeza kelajuan tinggi

Untuk PCB yang lebih tebal, tebal boleh mencapai 2.4 mm atau 3 mm. Ambil papan tunggal 3mm sebagai contoh. Pada masa ini, panjang lubang melalui arah Z pada PCB boleh mencapai hampir 118 mils. Jika terdapat 0.8 mm BGA pitch pada PCB, penggemar keluar melalui pitch peranti BGA hanya sekitar 31.5 mil.

Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 1, panjang selari H dalam arah Z diantara dua pasangan vial perbezaan bersebelahan adalah lebih dari 100 mils, dan jarak mengufuk diantara dua pasangan vial perbezaan adalah S=31,5 mil. Apabila jarak selari diantara butang dalam arah Z jauh lebih besar daripada jarak mengufuk, masalah perbezaan perbezaan isyarat kelajuan tinggi mesti dianggap. Ngomong-ngomong, apabila merancang PCB kelajuan tinggi, panjang melalui stub patut diminumkan sebanyak mungkin untuk mengurangkan kesan pada isyarat. Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 1 di bawah, potongan akan lebih pendek jika ia dijalurkan dekat lapisan bawah. Atau anda boleh menggunakan pengeboran belakang.

Figure 1: Crosstalk dijana oleh vias perbezaan kelajuan tinggi (H>100mil, S=31.5 mil)

Analisi Simulasi Salib Antara Laluan Berbeza

Berikut adalah simulasi contoh reka dengan tebal papan 3 mm, penggemar BGA 0.8 mm melalui landasan 31.5 mil, dan melalui jarak selari H=112 mil.

Seperti yang dipaparkan dalam Gambar 2, kita takrifkan 4 pasangan berbeza ke dalam 8 port berbeza mengikut laluan.

Figure 2: Definisi port simulasi Crosstalk

Anggap port berbeza D1-D4 adalah hujung penerimaan cip, kita menganalisis perbualan salib saluran sebelah dengan mengamati perbualan salib hujung jauh dari port D5, D7, dan D8 ke port D2. Dari keputusan yang dipaparkan dalam Gambar 3, kita boleh lihat bahawa perbualan salib hujung jauh antara dua saluran pada jarak yang relatif dekat boleh mencapai -37dB@5GHz Dan -32dB@10GHz , dan peningkatan lanjut rancangan diperlukan untuk mengurangi percakapan salib.

Figure 3: Hasil simulasi salib antara pasangan berbeza

Anda mungkin mempunyai soalan selepas membaca ini: bagaimana untuk menentukan salib yang disebabkan oleh vias perbezaan daripada salib yang disebabkan oleh jejak perbezaan?

Untuk memperlihatkan masalah ini, kita bahagikan contoh yang disebut di atas kepada dua bahagian, kawasan penggemar-keluar BGA dan jejak perbezaan, untuk simulasi berdasarkan. Hasil simulasi dipaparkan dalam Gambar 4:

Figure 4: Kawasan penggemar-keluar BGA dan hasil simulasi jejak saling berbeza

Dari hasil simulasi di sebelah kanan Figur 4, boleh dilihat bahawa perbualan salib antara jejak perbezaan adalah di bawah -50dB, dan bahkan mencapai di bawah -60dB dalam band frekuensi 10GHz. Percakapan salib dalam kawasan penggemar-keluar BGA relatif dekat dengan nilai percakapan salib simulasi umum asal. Dari hasil simulasi dalam Figur 4, kita boleh berakhir bahawa perbualan salib antara vias perbezaan dalam contoh di atas bermain peran utama.

Optimisasi percakapan salib diantara laluan berbeza

Mengetahui penyebab akar saling bercakap disebabkan oleh masalah seperti ini, kaedah untuk optimasi saling bercakap antara laluan berbeza lebih jelas. Meningkatkan jarak antara vias berbeza adalah kaedah sederhana, mudah dan efektif. Berdasarkan rancangan asal contoh, kami optimumkan kedudukan vias perbezaan supaya jarak antara setiap pasangan vias perbezaan lebih besar dari 75 mils. Dari keputusan simulasi yang dipaparkan dalam Gambar 5 dan perbandingan data dalam Jadual 1, boleh dilihat bahawa perbualan salib berakhir jauh yang optimasi mempunyai peningkatan 15-20dB dalam band 15GHz dan 10dB dalam band 15-20GHz dibandingkan dengan rancangan asal.

Figure 5: Hasil simulasi Crosstalk selepas optimizasi jarak vias berbeza