PCB Teknik - Yüksek hızlı PCB karışık konuşma analizi ve minimalizasyonu

1 İçeri

Elektronik ürünlerin karmaşıklığı ve performans arttığı ile, basılı devre tahtasının yoğunluğu ve ilişkili aygıtların frekansı s ürekli artıyor. Sistemin hızını ve performansını korumak ve geliştirmek tasarımcılar için önemli bir sorun oldu. Sinyal frekansı daha yüksek olur, kenarlar daha hızlı olur, basılı devre tahtasının büyüklüğü daha küçük olur ve sürükleme yoğunluğu artıyor, ve bu, yüksek hızlı PCB tasarımında karıştırma etkisini arttırır. Karşılaştırma problemi objektif olarak mevcut, ama bir sınırı a ştırmak devre yanlış tetiklemesini ve sistemin normalde çalışmasını sağlayabilir. Tasarımcı karışık konuşma mekanizmasını anlamalıdır ve tasarımda uygun metodları uygulamalıdır, karışık konuşmanın negatif etkilerini azaltmak için.

2. Yüksek frekans dijital sinyal karşılaştırma treni ve değiştirmesi

Crosstalk'ın yakın sinyaller arasındaki elektromagnet alanların karşılaştırılması tarafından oluşturduğu istenmeyen ses voltasyonu sinyaline yönlendirir, yani enerji bir satırdan diğerine bağlanır.

Şekil 1'de, analiz kolaylaştırmak için, iki yakın iletişim hatlarının karışık konuşma modelini diskretli ekvivalent modellere göre tanımlıyız. AB ve CD'nin gönderme hatlarının özellikleri engellemesi Z0 ve terminal R=Z0 ile eşleşen dirençliğidir. Eğer A noktasındaki sürücü kaynağı araştırma kaynağı ise A ve B arasındaki kablo ağı Aggressor çizgi olarak adlandırılır ve C ve D arasındaki kablo ağı Kurbanın çizgi olarak adlandırılır. Araştırma kaynak ağının sürücü sonuna yakın bir çarpışma olarak adlandırılır (ayrıca arka çarpışma olarak adlandırılır) ve araştırma kaynak ağının sonuna yakın çarpışma ağı uzak bir çarpışma olarak adlandırılır (ayrıca ön çarpışma olarak adlandırılır). Kıssız konuşma genellikle karşılaştırma etkinliği Lm ve karşılaştırma kapasitesi Cm'den oluşturuyor, iki yakın yönetici arasında oluşturulmuş.

2. 1 Etkin bir bağlantı

Şekil 1'de, ilk olarak sadece karşılaştırıcı induktans Lm tarafından neden oluşturduğunu düşünün. A'ye B'ye gönderilen sinyalin manyetik alanı C'ye D'ye voltajı etkiliyor. Manyetik bağlantı bir transformatör gibi hareket ediyor. Bu dağıtılmış bir yayınlama hattı olduğundan beri, karşılaştırılmış induktans da iki yakın Parallel yayınlama hattıyla dağıtılmış bir dizi transformer olur. Bir voltaj adım sinyali A'den B'ye taşındığında, araştırma çizgisinde dağıtılan her transformatör araştırma çizgisinde araştırılmış a ğ üzerinde görünmek için bir araştırma örgüsüne yol açar. Araştırılmış ağ üzerinde karşılaştırılmış araştırma gürültüsü tarafından yapılan elektrik gürültüsü araştırılmış ağ üzerindeki sürücü akışının değişimesine uygun olur. Araştırılmış

Birleşme dönüştürücünün her bölümünün karşılaştırma induktans birleşmesinin polyarlığının farklı olduğunu fark etmeye değer. Araştırma ağına yetiştirilen araştırma enerjisi önden ve arkadan sıralanarak, ama polaritet tersidir, C ve C'ye gidiyor ve gönderme satırı CD'nin yanında. D noktasına git.

Şekil 2'de gösterilen gibi, C yönündeki ileri araştırma enerjisi olay voltasyonuna ve her karşılaştırma induktans komponenti Lm ile proporcional. Çünkü tüm ileri araştırma enerjisi neredeyse aynı zamanda C noktasına ulaşır, ileri araştırma enerjisi ve iki iletişim hatlarının karşılaştırma etkinliği Toplam miktarı proporsyonal, transmit hatının paralel uzunluğu, karşılaştırma etkinliğinin toplam miktarı daha büyük ve ileri araştırma enerjisi de artırır; Ancak, D noktasına doğru geriye giriş enerjisi C noktasına doğru ileri giriş enerjisinden farklıdır. Evet, ikisinin toplam birleşme alanı aynı olsa da, her karşılaştırma induktans dönüştürücü tarafından yapılan interferans komponenti D'ye ulaşır ve arka araştırma enerjisinin etkili zamanı 2Tp sürece (Tp propagasyon ertelendiği sürece). Paraleli uzunluğun uzantısıyla (yani, karşılaştırma gelişmesi) arka karşılaştırma konuşmasının büyüklüğü değişmeyecek, ama uzunluğu artıracak.

2. 2 Kapacitiv bağlama

Birbirimize karışık konuşma yapan bir mekanizmadır. Mevcut kapasitet Cm, araştırılmış ağda etkilenmiş bir akışı üretir. Bu akışı, araştırma ağdaki voltaj değişikliğinin oranına uyumlu. Mutlaka kapasitet Cm tarafından üretilen ses hesaplama formülü:

Paylaştırılmış birleşme kapasitesinin birleşme mekanizmisi dağıtılmış induktif birleşme ile benziyor. Çiftliğin polaritesinde fark. Şekil 3'de gösterildiği gibi, ileri ve arka tarafından karşılaştırma kapasitetli birleşme enerjisinin polarisi ikisi de pozitif.

2.3 Karşılaştırma ve karşılaştırma kapasitesinin karşılaştırılmış etkisi

Genelde kapasitetli karışık konuşma ve etkileyici karışık konuşma aynı zamanda oluyor. Edebiyattan [1], yakın sonların ve uzak sonların toplam karışık konuşmasının hesaplama formüllerini elde edebiliriz. Bu konuda kapasitetli bağlantı ve etkileyici bağlantı tarafından yükselmiş.

Yaklaşık konuşmanın toplam sesi:

Tam uzak konuşma sesi:

Onların arasında, Z0, C, l, Cm, Lm, L ve V0, transmis çizgisinin özellikleri, birim uzunluğunda kapasitesi, birim uzunluğunda induktans, birleşme kapasitesi ve iki transmis çizgisinin arasında birleşme induktans, iki transmis çizgisinin paralel uzunluğu ve voltaj en yüksek değeri vardır.

Yukarıdaki iki formülden, uzak konuşmanın toplam gürültüsünün kapasitel ve etkileşimli bağlantıların polaritet ilişkisi yüzünden, yani uzak konuşmanın silinebileceğini görebiliriz. PCB düzeninde, strip çizgi devreler induktiv ve kapasitet birleşmesi arasında iyi bir denge gösterebilir ve ileri bağlama enerjisi çok küçük. mikrostrip çizgi (Microstfip) ile ilgili elektrik alan, geçişin büyük bir parçası havadır, diğer izolatör maddeleri değil, bu yüzden kapasitetli kısıtlık etkileyici kısıtlık konuşmasından daha küçük, ileri bağlantı için küçük negatif bir sayıdır. Bu yüzden uzak konuşmanın araştırmalarının sık sık sık sık tasarımda ihmal edilmesi ve yakın konuşmanın geliştirilmesi önemli.

Gerçek tasarımda, PCB'nin (kalınlık, dielektrik konstantleri, etc.), hatta uzunluğu, hatta genişliği, hatta boşluğu, yayılma çizgisinin ve toprak uçağının pozisyonu ve şu anda akış yöntemi c, l, Cm, Lm, L, boyutu sinyal frekansıyla ve cihazın yükselmesi/düşürme zamanıyla belirlenir.

Burada bu parametrelerin karışık konuşma üzerindeki etkilerinin sayısal analizi yapmayacağız. Bu parametreler arasındaki ilişkiler ve kısıtlık konuşması üzerindeki etkilerin derecesi için lütfen detaylar için diğer bağlı referanslara referans edin.

2.4 Kısaca konuşmanın değişikliği

Karşılaştırma ve karşılaştırma kapasitesinin büyüklüğü, karşılaştırma konuşmanın büyüklüğüne etkiler, bu yüzden transmission hatının özellikleri impedans ve propagasyon hızını değiştirir. Aynı şekilde, yayınlama çizginin geometrisi, karşılaştırma ve karşılaştırma kapasitesinin değişikliklerine büyük ölçüde etkiler. Bu yüzden yayınlama çizginin özellikleri de bu parametrelerin etkisi var. Aynı ortamda, relatively low-impedance transmis satırı ve referens uça ğı (yeryüzü uçağı) arasındaki bağlantı daha güçlüdür ve yaklaşık düşük impedance transmis satırı ve yaklaşık transmis satırı arasındaki bağlantı daha zayıf olacak, bu yüzden düşük impedance transmis satırı kısıtlıkla sebep olan küçük impedans değişiklikleri var.

3 Kısaca konuşma nedeniyle yüzleştirilen birkaç etki

Yüksek hızlı, yüksek yoğunlukta PCB tasarımında, genelde tam bir yeryüzü uça ğı sağlanılır, böylece her sinyal çizgi basitçe sadece en yakın sinyal çizgiyle etkilendirir ve diğer uzak sinyal çizgilerinden karışık bağlantı yok. Yine de, analog bir sistemde, yüksek güç sinyalleri düşük seviye giriş sinyallerinden geçerken ya da yüksek sinyal voltasyonuyla (TTL gibi) komponentler düşük sinyal voltasyonuyla (ECL gibi) komponentlere yakın olduğunda çok yüksek dirençlik gerekiyor. Çoklu konuşma yeteneği. PCB tasarımında, doğru yönlendirilmezse, hızlı hızlı PCB'lerin sinyal integritesi üzerinde iki tipik etkisi var.

3.1 Kısaca konuşması nedeniyle yanlış tetikleme

Sinyal çarpışma, yüksek hızlı tasarım tarafından karşılaştığı sinyal integritet sorunlarının önemli bir parçasıdır. Dijital devrelerin çalışma hatası, kısıtlık konuşmasından sebep olan en yaygın.

Şekil 4, yakın a ğlarda sıradan konuşma pulslerinden neden olan hata mantıklarının tipik bir yayılmasıdır. Araştırma kaynak a ğında yayılan sinyal, bağlantı kapasitesinden geçiyor, araştırılmış ağ ve alıcı sonunda gürültü pulsu sebebiyle, alınmış sonuna ulaştırılmayan bir puls sonucuna gönderiyor. Eğer bu puls şiddetinin alınan sonun tetikleyici değerini aştıysa, kontrol edilemez tetikleyici puls oluşturulacak, sonraki seviye ağının lojik fonksiyonundan karıştırılacak.

3.2 Kısaca konuşması nedeniyle zamanlama gecikmesi

Dijital tasarımda, zamanlama meselesi önemli bir düşünce. Şekil 5'de kısa konuşma sesinden sebep olan zamanlama problemlerini gösteriyor. Şekilin aşağıdaki bölümü, araştırma kaynak ağı tarafından oluşturduğu iki tür sesli puls (Helpful Figure 5 Delay glitch ve crosstalk sesi tarafından sebep olan faydasız bir glitch). Ses pulusu (yardımcı glitch) müdahale ağda yükseldiğinde, araştırma ağ sinyal transmisini neden olur. Gecikme azaldı; Aynı şekilde, karıştırılmış ağ üzerinde gürültü pulusu (faydasız görüntü) yükseldiğinde, araştırılmış ağın normal iletişim sinyalinin gecikmesini arttırır. Ağ iletişim gecikmesini azaltyan bu çeşit karıştırım sesi, gerçek PCB tasarımında, araştırma kaynağının kesinlikliğine sebep olduğu için PCB tasarımını geliştirmek için yardımcı olmalı. Bu gecikmesi kontrol edilemez, böylece bu çeşit karıştırım sesi, sebep olan gec

4. Kısaca konuşmayı küçültür

Crosstalk yüksek hızlı ve yüksek yoğunlukta PCB tasarımında her yerde yer alır ve sistemin karıştırma etkisi genellikle negatifdir. Kısaca konuşmayı azaltmak için en temel şey, araştırma kaynağı ve mümkün olduğunca küçük bir ağ arasındaki bağlantı yapmak. Yüksek yoğunlukla ve karmaşık PCB tasarımında kesişik konuşmadan kaçınmak mümkün değil. Fakat sistem tasarımında tasarımcı sistemin başka performansını etkilemeden kısa konuşmayı küçültmek için uygun bir yöntem seçmeli. Yukarıdaki analiz ile birlikte, karışık konuşma sorununun çözümü, genellikle aşağıdaki bölgelerden alınır:

Eğer fırlatma koşulları izin verirse, iletişim hatlarının arasındaki mesafeyi mümkün olduğunca arttırın; ya da yakın iletişim hatlarının arasındaki paralel uzunluğunu mümkün olduğunca azaltır (kumulativ paralel uzunluğu), ve farklı katlar arasında çizgileri yollamak en iyisi.

Yakındaki iki katın sinyal katı (planar katı izolasyonu olmadan) yönlendirme yönünde perpendikli olmalı ve katlar arasındaki karışık konuşmayı azaltmak için paralel yönlendirmeyi engellemeye çalışmalı.

Sinyal zamanlama güvenliğinde, elektrik alanın ve manyetik alanın değişikliklerinin hızını yavaşlatmak için düşük dönüştürme hızlı aygıtları seçmeye çalışın.

Topu tasarladığımızda, özellik impedansı sağlayan durumda, sürücü katı ve referens uçağı (güç ya da yeryüzü uçağı) arasındaki dielektrik katı mümkün olduğunca ince yapılmalı, böylece ulaşım hatı ve referens uçağı arasındaki bağlantı arttırmak ve yakın yayım hatlarının bağlantısını azaltmak.

Yüzey katının sadece bir referans uçağı olduğu için yüzey katının dönüşünün elektrik alanı orta katının olduğundan daha güçlü, bu yüzden karşılaştırma konuşmasına daha hassas olan sinyal çizgileri iç katına mümkün olduğunca kadar yerleştirilmeli.

Sonlandırmak üzere, yayılma hatının uzak sonu ve yakın sonu terminallerinin imkansızlığı, kesiş konuşma genişliğini büyük bir şekilde azaltabilir.

5. Kesinlikle sözler

Dijital sistem tasarımı yeni bir sahne girdi. İkinci önemli olan çok yüksek hızlı tasarım sorunları sistem performansına kritik etkisi var. Dizin konseptlerinde, dizayn süreçlerinde ve dizayn metodlarında değişiklikler yarattı. Yeni sorunların yüzünde, karışık konuşma sesi için en önemli şey sistemin normal operasyonuna gerçek etkisi olan a ğları öğrenmek, tüm ağları üzerinde karışık konuşma sesini kör olarak bastırmak yerine. Bu da sınırlı düzenleme kaynakları ile bağlı. kontradiktör. Bu makalede tartışılan kısıtlık konuşması yüksek hızlı ve yüksek yoğunluk devre tasarımında kısıtlık sorunu çözmek için çok önemlidir.