Новости PCB - PCB метод измерения переходных пространств

Time-domain crosstalk measurement method for PCB quality verification
Analysis of time-domain crosstalk measurement method for PCB quality verification
This article discusses the composition of crosstalk and shows readers how to use Tektronix’s TDS8000B series sampling oscilloscope or CSA8000B series communication signal analyzer to measure crosstalk on a single-sided PCB.
с ростом скорости цифровой системы в области связи, video, сеть и компьютерная техника, the quality requirements for printed circuit boards (PCBs) in such systems are also getting higher and higher. The early проектирование PCB при увеличении частоты сигнала и сокращении времени нарастания импульса уже невозможно гарантировать производительность системы и рабочие требования. In the current проектирование PCB, we need to use transmission line theory to model the PCB and its components (edge connectors, microstrip lines, and component sockets). только полностью понять форму, Механизмы и последствия сбоев в PCB, а также использование соответствующих технологий для максимального снижения степени уязвимости могут помочь нам повысить надежность систем, включая PCB.. Основные проблемы проектирование PCB, but I believe that the content discussed in the article will also help other applications such as the characterization of cables and connectors.

возможные последствия соучастия

В чем причина проектирование PCBers care about crosstalk is that crosstalk may cause the following performance problems:

> уровень шума поднимается,

>Harmful spike burrs,

> смешивание края данных,

>Unexpected signal reflection.

Какие из следующих вопросов могут повлиять проектирование PCB depends on many factors, характеристика логической схемы, используемой, например, на платы, проектирование платы, the mode of crosstalk (reverse or forward), условия прекращения линии помех и линии помех по обе стороны. The information provided below can help readers deepen their understanding and research on crosstalk, Таким образом, уменьшать влияние последовательных помех на проектирование.

The method of studying crosstalk

In order to minimize the crosstalk in проектирование PCB, Мы должны найти баланс между ёмкостным и индуктивным сопротивлением, and strive to achieve the rated impedance value, Потому что производственная совместимость PCB требует хорошего управления сопротивлением линии передачи. After the circuit board is designed, компонент, connectors, конечный метод на платы определяет, какой тип помех сильно влияет на свойства схемы. Using time-domain measurement methods, by calculating the inflection point frequency and understanding the PCB crosstalk (Crosstalk-on-PCB) model, it can help designers to set the boundary range of crosstalk analysis.

метод измерения часовой области

для измерения и анализа последовательности частот можно использовать частоту частот для наблюдения связи между гармонической составляющей часов в частотном диапазоне и максимальной частотой EMI на этих гармониках. Вместе с тем измерение часового пояса края цифрового сигнала (время, необходимое для увеличения с 10% до 90% уровня сигнала) также является средством измерения и анализа последовательности, которая имеет следующие преимущества: изменение скорости края или времени подъема цифрового сигнала непосредственно отражает высоту каждой составляющей сигнала. Таким образом, скорость сигнала, определяемая краем сигнала (т.е. Время восхода может быть использовано для вычисления частоты в точке перегиба. в данной статье будет использоваться метод измерения времени подъема, чтобы интерпретировать и измерять последовательные помехи.

частота коленного сустава

In order to ensure that a digital system can work reliably, конструктор должен изучить и проверить характеристики схемы, спроектированной на частоте ниже точки перегиба. The frequency domain analysis of digital signals shows that signals higher than the inflection point frequency will be attenuated, Таким образом, не будет существенного воздействия на соучастие, while the energy contained in the signals below the inflection point frequency is sufficient to affect the operation of the circuit. частота точек перегиба рассчитывается по следующей формуле:

Fknee = 0.5 / trise

PCB crosstalk model

The model given 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 панель PCB.

равномерное распределение сопротивлений по двум дорожкам. Crosstalk is generated when the digital gate circuit sends a rising edge to the crosstalk line, Он распространяется по следам:

конденсатор сm и взаимная индуктивность lm соединяют напряжение или "пересекают" соседние линии помех.

напряжение последовательных помех появляется на линии помех в виде узких импульсов, ширина которых равна времени нарастания импульса линии помех.

3. на линии помех, the crosstalk pulse splits into two, затем началось распространение в двух противоположных направлениях. Это делит последовательное возмущение на две части: прямое последовательное возмущение, распространяющееся по направлению первоначального импульса помехи, и обратное последовательное распространение по направлению, противоположному источнику сигнала.

механизм связи типа последовательных помех

модель, рассмотренная выше, the coupling mechanism of crosstalk will be introduced below, есть еще два типа помех, forward and reverse, Обсуждение.

механизм емкостной связи

механизм помех, вызываемых взаимоемкостью в цепи:

> когда импульсные линии помех достигают конденсатора, узкие импульсы соединяются через конденсатор на линии помех.

>The amplitude of the coupled pulse is determined by the size of the mutual capacitance.

> затем импульс связи разделяется на два и начинает распространяться по интерференционной линии в двух противоположных направлениях.

механизм связи индуктивности или трансформатора

взаимодействие в цепи вызывает следующие помехи:

> импульс, распространяющийся на линии помех, будет заряжен на следующем месте, где появятся пики тока.

>This kind of current spike generates a magnetic field, затем создаёт пики тока на линии помех.

> трансформаторы создадут две противоположные полюсные пики напряжения на линиях помех: отрицательные пики распространяются в прямом направлении, а положительные - в обратном направлении.

reverse crosstalk

напряжение перемешивания конденсаторов и индуктивной связи, вызванное вышеуказанными моделями, будет оказывать кумулятивное воздействие на положение помех в цепи. в связи с этим возникают следующие характеристики:

> обратное последовательное возмущение представляет собой совокупность двух импульсов одинаковой полярности.

> из - за последовательного распространения помех вдоль края импульса помехи, обратная интерференция появляется на конце линии помехи в виде импульса малой широты и корреляции между шириной и длиной линии следа.

> амплитуда последовательных помех от линии помех не зависит от времени нарастания импульса, но зависит от величины взаимного сопротивления.

прямое последовательное возмущение

Следует еще раз подчеркнуть, что напряжение перемешивания конденсаторов и индуктивной связи накапливается в месте интерференции линии помех. передняя последовательность включает следующие характеристики:

> прямое последовательное возмущение представляет собой совокупность двух противоположных полярных импульсов. из - за противоположности полярности результат зависит от относительного значения емкости и индуктивности.

> последовательное предшествие в виде узких пиков появляется на конце линии, в которой происходят помехи, и его ширина равна времени нарастания импульса помехи.

> последовательное возмущение вперед зависит от времени нарастания импульса помех. Чем быстрее поднимается, тем выше амплитуда, тем теснее ширина.

>The amplitude of the forward crosstalk also depends on the length of the pair: as the position of the crosstalk propagates along the edge of the interference pulse, импульс последовательного следования вперед по линии помех даст больше энергии.

признак помех

This section will use several single-layer PCB measurement examples to study the generation mechanism of crosstalk and the several types of crosstalk introduced above.

Примечание: для ознакомления с проблемами и последствиями неоднородности на многослойном PCB и его геоуровне просьба ознакомиться с справочными или иными справочными материалами, которые приводятся в конце документа.

инструменты и настройки

в лабораторных условиях для эффективного измерения времени последовательных помех на выходе следует использовать осциллографы с частотой 20 ГГц и осциллографы с частотой 20 ГГц. В то же время, использование высококачественных кабелей, оконечного резистора и адаптера для подключения к PCB.

модуль 80E04 для электронного отбора проб был установлен в серии приборов серии 800B Teek и представляет собой идеальный набор инструментов для успешного измерения помех. 80E04 представляет собой двухканальный модуль отбора проб, включающий генератор ступенчатого напряжения TDR, который может генерировать узкий импульс со временем подъема до 250mv в 17ps и выход 50 ом с исходным сопротивлением. тестер будет подключен только к PCB, который будет проверен.

фронтальное вспомогательное

если ты просто замер перед последовательностью, you need to terminate all traces to eliminate reflections. измерение конца линии помех с хорошим включением в конец.

Если взаимная индуктивность более тесно связана с емкостью, то последовательные импульсы должны быть отрицательными при нарастании импульса помехи и иметь ширину, равную времени нарастания импульса помехи. На рисунке приборы показывают отрицательный импульс (С4) с амплитудой 48,45 МВ. амплитуда импульсов помех составляет 250 МВ, а последовательный амплитуда возмущения приближается к 50 МВ, в результате чего быстрота прерывания импульса приводит к чередованию помех на 20%.

Поскольку входное ступенчатое напряжение 80E04 имеет очень быструю грань в процессе измерений, полученное последовательное напряжение слишком велико, чтобы представлять приводной сигнал в реальной логической цепи. например, если ведущий сигнал поступает с сетки CMOS 1,5 НС, то генерируемый последовательный импульс является более широким и более малым по амплитуде. для отражения этой ситуации в измерениях можно использовать функцию Define Math для добавления фильтра с низкой частотой после улавливания сигнала. форма M1 (белая) на рис. 7 дает результаты измерений после фильтрации. Следует отметить, что чувствительность М1 в вертикальном направлении в 10 раз выше, чем у незафильтрованных форм.

Хотя математический анализ показал, что низкочастотный фильтр после улавливания сигнала имеет те же последствия, что и физический фильтр, связанный с волной помех, но более убедительными являются следующие шаги:

> измерение последовательности между двумя восходящими (быстрыми, медленными) и теми же амплитудами возмущений, вызываемых импульсами,

> затем с помощью фильтра малого пропускания чередование ускоренных подъемов вдоль импульса помехи преобразуется в последовательные помехи, вызванные медленным подъёмом вдоль импульса помехи, конечный результат проверки.

> > форма волны (R2) является импульсом медленного боковых помех, а красная форма (R3) вызвана их последовательностью.

> зеленые формы - это быстрые боковые импульсы TDR (R1), белые формы (R4) вызваны их последовательностью.

> синяя форма представляет собой результат фильтрования после фильтрования белых форм волн, увеличивая при этом медленные импульсы по мере их поступления. На рисунке показаны синие и красные формы последовательных помех на одной и той же шкале напряжения.

при однократном измерении инверсных помех необходимо отключить линии помех и линии помех с помощью 50 омических резисторов, чтобы устранить отражение. измерения должны проводиться в левом конце линии помех. амплитуда отраженных импульсов очень низка, ширина в два раза больше ширины линии, потому что последовательные помехи на конце дорожки записи должны быть переданы на конец источника канала записи. в измерении обратного переходного процесса, интерференционный импульс, генерируемый быстрой стороной, является последовательным? MV, соответствует 4% амплитуды интерференционных импульсов. величина обратной последовательности не зависит от времени нарастания импульса помех. следующие две формы волн представляют собой последовательные помехи, создаваемые медленными боковыми импульсами, и импульсы, генерируемые быстрыми боковыми импульсами после фильтрации. их амплитуда составляет 6,5 милливольт. разница между длиной дорожки регистрации и временем нарастания интерференционного импульса уменьшает амплитуду обратной последовательности, создаваемой медленными боковыми импульсами.

Поскольку время нарастания импульса помехи в данный момент превышает длину линии канала регистрации, граница импульса не достигает пика амплитуды, когда он возвращается в конец истока дорожки регистрации по направлению записи. На рисунке 11 показаны результаты измерений методом последовательных помех, полученные при выводе генераторов 17 ПС из 200 ПС (DG 2040) и 80E04 (модуль отбора проб) для использования в качестве импульсов помех. Все три последовательные формы помех, показанные на рисунке, имеют 5 МV / div по шкале напряжения.

Эти измерения подтвердили, что время нарастания импульса не влияет на обратное последовательное возмущение, если время нарастания импульса не превышает длину дорожки записи. если время нарастания импульса помехи превышает длину дорожки регистрации, то возникает меньший обратный последовательный эффект, поскольку в этом случае даже после прохождения края импульса через всю дорожку записи края импульса не достигают максимума.