PCB新聞 - 電路板質量驗證的干擾測量方法

Time-domain crosstalk measurement method for quality verification of printed circuit boards
Paying attention to the trend of environmental protection informatization and the development of various environmental protection technologies, 印刷電路板工廠 可以從大數據開始監測公司的污染排放和治理結果, 及時發現和解决環境污染問題. 緊跟新時代的生產理念, 不斷提高資源利用率, 實現綠色生產. 努力使 印刷電路板 工廠工業實現高效, 經濟環保的生產模式, 積極回應國家環保政策.
作為通信領域數位系統的執行速度, 視頻, 網絡和電腦技術正在加速發展, the quality requirements for printed circuit boards (printed circuit boards) in such systems are also getting higher and higher. 面對訊號頻率的新增和脈衝上升時間的减少，早期的印刷電路板設計無法保證系統性能和工作要求. 在當前的印刷電路板設計中, we must use the transmission line theory to model the printed circuit board and its components (edge 連接器, microstrip lines and component sockets). 只有充分理解形式, 印刷電路板上串擾的機制和後果，以及使用相應的科技最大限度地抑制串擾，可以幫助我們提高包括印刷電路板在內的系統的可靠性. 本文主要關注印刷電路板的設計, 但我相信，本文討論的內容也將有助於其他應用，例如電纜和連接器的特性描述.
印刷電路板設計師關心串擾的原因是串擾會導致效能問題，例如雜訊級新增； 有害尖峰； 數據邊緣抖動； 和意外的訊號反射.

這些問題中的哪一個會影響印刷電路板的設計取決於許多因素, 例如板上使用的邏輯電路的特性, 電路板的設計, the mode of crosstalk (reverse or forward), 和干擾線以及被干擾線兩側的終止. 本文提供的資訊可以幫助讀者加深對串擾的理解和研究，减少串擾對設計的影響.
為了盡可能减少印刷電路板設計中的串擾, 我們必須在電容電抗和電感電抗之間找到平衡, 並努力達到額定阻抗值, 因為印刷電路板的可製造性要求對傳輸線阻抗進行良好的控制. 電路板設計完成後, 組件, connectors, 電路板上的終止方法决定了哪種類型的串擾對電路效能有很大影響. 使用時域測量方法, by calculating the inflection point frequency and understanding the printed circuit board crosstalk (Crosstalk-on-printed circuit board) model, 它可以幫助設計者設定串擾分析的邊界範圍.
印刷電路板 patch processing time domain measurement method
In order to measure and analyze crosstalk, 頻域科技可用於觀察頻譜中頻率的諧波分量與這些諧波頻率下的最大EMI之間的關係. 然而, the time domain measurement of the digital signal edge (the time it takes to rise from 10% of the signal level to 90%) is also a method of measuring and analyzing crosstalk, 時域量測具有以下優點：數位信號邊緣速度的變化, 或上升時間, 直接顯示訊號中每個頻率分量的高. 因此, the signal speed (ie rise time) defined by the signal edge can also help reveal the mechanism of crosstalk. 上升時間可直接用於計算拐點頻率. 本文將使用上升時間測量方法來解釋和量測串擾.
為了確保數位系統能够可靠工作, 設計者必須研究並驗證低於拐點頻率的電路設計效能. 數位信號的頻域分析表明，高於拐點頻率的訊號將衰减，並且不會對串擾產生實質性影響, 而低於拐點頻率的訊號中包含的能量足以影響電路的運行. 拐點頻率通過以下公式計算：
電路板裝配 patch processing printed circuit board crosstalk model
The model provided 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 printed circuit board. 圖1是概念跨阻模型. 互阻抗沿兩條記錄道均勻分佈. 當數位門電路向串擾線發送上升沿時，會產生串擾, and it spreads along the trace:
The mutual impedance between two traces on a printed circuit board.
1. 互電容Cm和互感Lm將耦合到相鄰的受干擾線路或–串擾–電壓.
2. 串擾電壓以窄脈衝的形式出現在干擾線上，其寬度等於干擾線脈衝的上升時間.
3在受干擾線路上, 串擾脈衝一分為二, 然後開始向兩個相反的方向傳播. 這將串擾分為兩部分：沿原始干擾脈衝方向傳播的正向串擾和沿與信號源相反方向傳播的反向串擾.
電路板裝配 patch processing crosstalk type and coupling mechanism
According to the model discussed above, 下麵將介紹串擾的耦合機制, 還有兩種類型的串擾, 前進和後退, 將進行討論.
電容耦合機制. 這是由電路中的電容引起的干擾機制, 包括：當干擾線的脈衝到達電容器時, 它將通過電容器將窄脈衝耦合到受干擾線路； 耦合脈衝的幅度由互電容的大小决定； 然後, 耦合脈衝一分為二, 並開始沿受干擾線向兩個相反方向傳播.
電感或變壓器耦合機制. 它是由電路中的電感引起的干擾, 包括：在干擾線上傳播的脈衝將對電流尖峰的下一個位置充電； 該電流尖峰產生磁場, and then induces a current spike on the interfered line; transformers Two voltage spikes of opposite polarity will be generated on the interfered line (negative spikes propagate in the forward direction, and positive spikes propagate in the reverse direction).
反向串擾. 由上述模型引起的電容和電感耦合串擾電壓將在受干擾線路的串擾位置產生相加效應. 由此產生的反向串擾包括以下特徵：反向串擾是具有相同極性的兩個脈衝的總和； 因為串擾的位置沿著干擾脈衝的邊緣傳播, 反向干擾顯示為低電平, 受干擾線源處的寬脈衝訊號，其寬度和軌跡長度之間存在對應關係； 反射串擾幅度與干擾線的脈衝上升時間無關, 但取決於互阻抗值.
正向串擾. 需要重申的是，電容和電感耦合串擾電壓將積聚在受干擾線路的串擾位置. 正向串擾包括以下特徵：正向串擾是兩個反向極性脈衝的總和. 因為極性是相反的, 結果取決於電容和電感的相對值； 前向串擾以窄尖峰的形式出現在受干擾線路的末端，其寬度等於干擾脈衝的上升時間； 前向串擾取決於干擾脈衝的上升時間. 上升沿越快, 振幅越高, 寬度越窄； 正向串擾幅度還取決於對的長度：因為串擾的位置沿干擾脈衝的邊緣傳播, 受干擾線路上的前向串擾脈衝將獲得更多能量 .
串擾特性PCBA patch processing
In this section, 我們將使用單層印刷電路板上的幾個量測示例來研究串擾的產生機制以及前面介紹的幾種串擾類型的設定. 為了在實驗室有效量測串擾, 應使用量測頻寬為20GHz的寬帶示波器, 高品質的脈衝發生器應輸出一個上升時間等於示波器上升時間的脈衝，以驅動被測電路. 同時, 高品質電纜, 終端電阻器和轉接器用於連接被測印刷電路板.