Crosstalk-Wissen über Hochgeschwindigkeits-PCB-Design

Im Lernprozess des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs ist Übersprechen ein wichtiges Konzept, das beherrscht werden muss. Dies ist der Hauptweg der Ausbreitung elektromagnetischer Interferenzen, der asynchronen Signalleitung, der Steuerleitung und der E/A-Portleitung. Übersprechen führt zu einer abnormalen Funktion des Schaltkreises oder der Komponente.

Übersprechen

Bezieht sich auf die Übertragung eines Signals auf einer Übertragungsleitung, wobei auf der benachbarten Übertragungsleitung durch elektromagnetische Kopplung unerwünschte Spannungsstörungen auftreten. Diese Störungen werden durch gegenseitige Induktivität und gegenseitige Kapazität zwischen den Übertragungsleitungen verursacht. Die Parameter der PCB-Schicht, der Abstand von Die Signalleitungen, die elektrischen Eigenschaften des Treiberendes und des Empfängerendes sowie der Abschlussmodus der Leitung haben alle bestimmte Auswirkungen auf das Übersprechen.

Die wichtigsten Maßnahmen zur Überwindung von Crosstalk sind:

● Erhöhen Sie den Abstand der parallelen Verkabelung und befolgen Sie die 3-W-Regel.

● Fügen Sie eine geerdete Isolationsleitung zwischen parallelen Leitungen ein;

● Reduzieren Sie den Abstand zwischen der Verdrahtungsschicht und der Masseebene.

3W-Regel

Um das Übersprechen zwischen den Leitungen zu reduzieren, sollte der Abstand zwischen den Leitungen groß genug sein. Wenn der Abstand zwischen den Leitungen nicht weniger als das Dreifache der Leitungsbreite beträgt, können 70 % des elektrischen Feldes erhalten bleiben, ohne sich gegenseitig zu stören, was als 3W-Regel bezeichnet wird. Um 98 % zu erreichen, stören sich die elektrischen Felder nicht gegenseitig kann ein Abstand von 10W verwendet werden.

(Hinweis: Beim tatsächlichen PCB-Design erfüllt die 3-W-Regel die Anforderungen zur Vermeidung von Übersprechen nicht vollständig.)

Möglichkeiten zur Vermeidung von Crosstalk in PCBS

Um Übersprechen in der Leiterplatte zu vermeiden, können Ingenieure Aspekte des PCB-Designs und -Layouts berücksichtigen, wie zum Beispiel:

1,  Klassifizierung der Logikgeräteserien nach Funktion unter strenger Kontrolle der Busstruktur;

2,Der physische Abstand zwischen Komponenten wird minimiert;

3. Hochgeschwindigkeitssignalleitungen und -komponenten (z. B. Quarzoszillatoren) sollten von E/A-Verbindungen und anderen Bereichen ferngehalten werden, die anfällig für Datenstörungen und -kopplungen sind.

4. Sorgen Sie für korrekte Anschlüsse für Hochgeschwindigkeitsleitungen.

5, Vermeiden Sie parallele Verkabelungen über große Entfernungen und sorgen Sie für ausreichend Abstand zwischen den Drähten, um die induktive Kopplung zu minimieren;

6, Die Verdrahtung auf den benachbarten Schichten (Mikrostreifen- oder Streifenleitung) sollte senkrecht zueinander sein, um eine kapazitive Kopplung zwischen den Schichten zu verhindern;

7. Reduzieren Sie den Abstand zwischen dem Signal und der Grundebene.

8，Segmentierung und Isolierung von Emissionsquellen mit hohem Rauschen (Takt, I/O, Hochgeschwindigkeitsverbindung) mit unterschiedlichen Signalen, die auf verschiedene Schichten verteilt sind；

9. Erhöhen Sie den Abstand zwischen den Signalleitungen so weit wie möglich, um das tolerante Übersprechen effektiv zu reduzieren.

10 ， Die Leitungsinduktivität wird reduziert, um zu vermeiden, dass der Stromkreis Lasten mit sehr hoher Impedanz und Lasten mit sehr niedriger Impedanz verwendet, und die Lastimpedanz des analogen Stromkreises ist so stabil wie möglich zwischen 10 Ω und 10 kΩ. Da Lasten mit hoher Impedanz das kapazitive Übersprechen erhöhen, wenn Bei Verwendung von Lasten mit sehr hoher Impedanz nimmt das kapazitive Übersprechen aufgrund der hohen Betriebsspannung zu, während bei Lasten mit sehr niedriger Impedanz das induktive Übersprechen aufgrund des hohen Betriebsstroms zunimmt.

11, das Hochgeschwindigkeitszyklussignal ist auf der inneren Schicht der Leiterplatte angeordnet;

12. Die Impedanzanpassungstechnologie wird verwendet, um die Signalintegrität sicherzustellen und ein Überschwingen zu verhindern.

13，Achten Sie auf das Signal mit einer schnell ansteigenden Flanke (tr≤3ns), z. B. bei der Anti-Crosspoint-Verarbeitung. Einige Signalleitungen, die durch EFTlB oder ESD gestört werden und nicht gefiltert werden, sind am Rand der Leiterplatte angeordnet；

14. Versuchen Sie, die Erdungsebene zu verwenden. Die Signalleitung, die die Erdungsebene verwendet, erfährt im Vergleich zur Signalleitung ohne Erdungsebene eine Dämpfung von 15 bis 20 dB.

15. Hochfrequenzsignale und empfindliche Signale werden im Boden verarbeitet, und durch den Einsatz der Bodentechnologie im Doppelpanel wird eine Dämpfung von 10 bis 15 dB erreicht.

16，Verwenden Sie symmetrische Leitungen, abgeschirmte Leitungen oder Koaxialleitungen；

17. Die Störungssignalleitung und die empfindliche Leitung werden gefiltert.

18, Angemessene Einstellung von Schichten und Verdrahtung, angemessene Einstellung von Verdrahtungsschichten und Verdrahtungsabständen, Reduzierung der parallelen Signallänge, Verkürzung des Abstands zwischen Signalschicht und Ebenenschicht, Vergrößerung des Signalleitungsabstands, Reduzierung der parallelen Signalleitungslänge (innerhalb des kritischen Längenbereichs) , diese Maßnahmen können Übersprechen effektiv reduzieren；

Ingenieure sollten bei der Durchführung von Signalqualitätstests über die folgenden drei Wissensaspekte verfügen:

1. Sie müssen über ein klares Verständnis des Messwerkzeugs (Oszilloskops) verfügen, um die Leistung des Oszilloskops zu verstehen, die Verwendung des Oszilloskops und seiner Sonde zu beherrschen und die Beziehung zwischen dem Test auf abnormale Signalqualität und der Menüeinstellung des Oszilloskops zu klären.

2，Verfügen Sie über ein umfassendes und klares Verständnis der abnormalen Signalform und über ein Verständnis der abnormalen Indikatoren des abnormalen Signals；

3. Sie verfügen über gewisse Kenntnisse und ein gewisses Verständnis der Grundschaltung der zu testenden Platine, können das Signal klassifizieren, verstehen die Schlüsselgeräte auf der Platine, den Schlüsselbus, die Signalqualitätsanforderungen des Schlüsselsignals und die relevanten Timing-Parameter ；

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