Технология PCB - PCB спроектирован для управления последовательностью цифровых систем?

1. What is the cause of crosstalk?

When a signal propagates along the PCB wiring, its electromagnetic waves also propagate along the wiring, от одного кристалла интегральной схемы к другому. в the process of propagation, из - за электромагнитной индукции электромагнитные волны создают переходное напряжение и ток.

электромагнитные волны включают электрическое поле и магнитное поле, которые изменяются с течением времени. Фактически, в PCB электромагнитное поле не ограничивается различными проводами, и значительная часть энергии электромагнитного поля находится вне проводов. Таким образом, если поблизости есть другие линии, то при распространении сигнала по проводам их электрическое поле и магнитное поле влияют на другие линии. Согласно уравнениям Максвелла, изменение электрического поля и магнитного поля во времени приводит к возникновению напряжения и тока у соседнего проводника. Таким образом, электромагнитное поле, сопровождающее процесс распространения сигналов, приводит к появлению сигналов в соседних линиях и, следовательно, к последовательному возмущению.

ёмкостные свойства при прямом переходе

Forward crosstalk manifests as two interrelated characteristics: capacitive and perceptual. когда появляется сигнал вторжения, a voltage signal with the same phase is generated in the "victim". сигнал идентичен сигналу "вторжения", but it is always before the "invasion" signal. это значит, что сигнал последовательных помех не будет распространяться заранее, но будет связываться с энергией на той же скорости, что и сигнал вторжения.

Поскольку смена сигналов "вторжения" приводит к последовательному возмущению сигналов, импульсы, идущие вперед, носят не Однополярный, а позитивный и отрицательный характер. длительность импульса равна времени переключения сигнала "вторжения".

The coupling capacitance between the wires determines the amplitude of the forward crosstalk pulse, емкость связи определяется многими факторами, such as the material of the PCB, геометрический размер, the position of the line crossing, и так далее. The amplitude is proportional to the distance between parallel lines: the longer the distance, Чем больше последовательный импульс. Однако, амплитуда последовательных импульсов имеет верхний предел, Потому что сигнал вторжения постепенно теряет энергию, and the "victim" in turn couples back to the "invader".

индуктивная лётная прямой наводки

при распространении сигнала вторжения, its time-varying magnetic field will also produce crosstalk: forward crosstalk with inductive characteristics. Но индуктивное переходное возмущение и емкостное перемешивание явно отличаются друг от друга: полярность прямого восприятия. Это потому, что на пути вперед, the capacitive and perceptual parts of crosstalk are competing and canceling each other out. На самом деле, when the forward capacitive and perceptual crosstalk are equal, нет прямой помехи.

во многих устройствах передняя конвергенция очень мала, а затем последовательная помеха становится серьезной проблемой, особенно в отношении пластин длинной цепи, поскольку усиливается конденсаторная связь. Однако без моделирования практически невозможно определить, в какой степени взаимозачет сенсорных и конденсаторных связей компенсируется.

If you have measured forward crosstalk, Вы можете определить по полярности траектории, является ли она ёмкостной или. If the polarity of the crosstalk is the same as the "intrusion" signal, ёмкостная связь будет доминировать, otherwise, будет доминировать индуктивная связь. In панель PCB, the inductive coupling is usually stronger.

физическая теория обратных помех аналогична физике прямых помех: при сигнале вторжения электрическое поле и магнитное поле производят сенсорные и ёмкостные сигналы в "жертве". но и то и другое.

наибольшая разница - длительность обратного последовательного сигнала. в силу того, что направление и скорость распространения сигналов прямого и "вторжения" одинаковы, период времени, в течение которого они направляются, остается таким же, как и длительность сигнала вторжения. Однако, вопреки направлению распространения сигналов "вторжения", они отстают от сигналов "вторжения" и ведут к длинному последовательному импульсу.

В отличие от последовательных прецессов, амплитуда последовательно - последовательных импульсов в обратном направлении не зависит от длины линии, продолжительность импульса в два раза превышает время задержки сигнала вторжения. Но почему? Предположим, вы заметили обратное последовательное возмущение с начала сигнала. когда сигнал "вторжения" удаляется от исходной точки, он все еще генерирует обратный импульс, пока не появится другой сигнал задержки. Таким образом, длительность импульса обратного следования в два раза превышает продолжительность задержки сигнала вторжения.

обратное последовательное отражение

You may not care about the crosstalk interference between the driver chip and the receiver chip. However, why should you care about backward pulses? Потому что драйвер чипа обычно является низкоомным выходом, Он отражает много последовательных сигналов, чем поглощение. When the backward crosstalk signal reaches the driver chip of the "victim", Он будет отражаться на приемном чипе. Because the output resistance of the driver chip is generally lower than the wire itself, это обычно вызывает отражение сигналов помех.

В отличие от сигналов с последовательным движением вперед, сигнал переднего следования имеет две характеристики: индуктивность и емкость, а сигнал обратного следования имеет только одну полярность, поэтому сигнал обратного следования к последовательному помехе не может быть компенсирован. полярность встречно - последовательного сигнала и сопутствующего сигнала после отражения идентична сигналу вторжения, амплитуда которого составляет совокупность этих двух частей.

Помните, что, когда Вы измеряете последовательные импульсы в обратном направлении на приёмном конце жертвы, этот последовательный сигнал был отражен драйвером жертвы. Вы можете заметить, что полярность обратного последовательного сигнала противоположна сигналу вторжения.

в цифровом дизайне, вы часто заинтересованы в количественных показателях. например, независимо от того, как возникает последовательное возмущение, когда оно возникает, вперед или назад, его максимальный объем шума ограничен 150 МВ. Итак, есть ли простой способ точно измерить шум? простой ответ - "нет", потому что эффект электромагнитного поля слишком сложен и включает ряд уравнений, топологическую структуру платы, имитационные характеристики Чипа и так далее.

устранение помех

один из способов изменить один или несколько геометрических параметров, влияющих на связь, длина пути, межлинейное расстояние, and the layered position of the circuit board. другой способ - использовать терминал для преобразования одной линии в многоступенчатой связи. проектная рациональность, the multi-line terminal can cancel most of the crosstalk.

длина пути

многие дизайнеры считают, что сокращение длины пути является ключом к уменьшению помех. In fact, почти все программное обеспечение для проектирования схем обеспечивает максимальную параллельную длину управления. К сожалению, трудно уменьшить последовательные помехи только путем изменения геометрии.

Потому что прямое последовательное возмущение зависит от длины связи, когда сокращение длины линии без связи почти не уменьшается. Кроме того, если длина связи превышает время падения или повышения приводного кристалла, линейная зависимость между длиной связи и передней последовательностью достигнет значения насыщения. в это время сокращение и без того длинных линий связи практически не влияет на уменьшение числа последовательных помех.

6. трудность изоляции

увеличить расстояние между линиями связи нелегко. Если проводка очень плотна, то для снижения плотности проводов необходимо приложить значительные усилия. если вас беспокоит последовательное вмешательство, вы можете добавить один или два изолирующих слоя. если вы должны увеличить расстояние между линиями или сетями, то вам лучше иметь удобное для пользователя программное обеспечение. ширина и толщина цепи также влияют на помехи, но их влияние гораздо меньше, чем коэффициент расстояния цепи. Поэтому эти два параметра, как правило, редко корректируются.

The thickness of the dielectric material affects the crosstalk interference over a large length. В общем, making the wiring layer close to the power layer (Vcc or ground) can reduce crosstalk interference. Точные значения для улучшения эффекта должны определяться моделированием.

фактор расслоения

Some PCB designers still do not pay attention to the layering method, Это большая ошибка в проектировании высокоскоростных схем. Layering not only affects the performance of the transmission line, импеданс, delay and coupling, Но работа схемы может быть легко неисправной или даже изменена. например, it is impossible to reduce crosstalk interference by reducing the dielectric thickness of 5mil, Хотя это может быть сделано с точки зрения затрат и процессов.

смертоносное оружие

Unfortunately, such a terminal is expensive and impossible to achieve ideally, Потому что сопротивление связи между некоторыми линиями передачи слишком мало, which will cause a large current to flow into the driver chip. сопротивление между линией передачи и землей не может быть слишком большим, чтобы драйвер кристалла. Если эти проблемы существуют, и вы планируете использовать этот тип терминала, Попробуйте добавить несколько конденсаторов переменной связи.

Несмотря на трудности, связанные с осуществлением, терминалы импедансов по - прежнему представляют собой смертоносное оружие для обработки сигналов отражения и помех, особенно в суровых условиях. в других случаях он может быть эффективным или неэффективным, но все же рекомендуемым методом.