Conocimientos cruzados sobre el diseño de PCB de alta velocidad.

En el proceso de aprendizaje del diseño de PCB de alta velocidad, la diafonía es un concepto importante que debe dominarse. Es la forma principal de propagación de interferencias electromagnéticas, línea de señal asíncrona, línea de control y línea de puerto de E/S, la diafonía hará que el circuito o componente funcione como un fenómeno anormal.

diafonía

Se refiere a cuando la señal se transmite en una línea de transmisión, en la línea de transmisión adyacente mediante acoplamiento electromagnético de interferencia de ruido de voltaje no deseado. Esta interferencia es causada por inductancia mutua y capacitancia mutua entre la línea de transmisión. Los parámetros de la capa de PCB, el espaciado de las líneas de señal, las características eléctricas del extremo del conductor y del receptor, y el modo de terminación de la línea tienen ciertos efectos en la diafonía.

Las principales medidas para superar la diafonía son:

● Aumente el espacio del cableado paralelo, siga la regla de 3W;

● Inserte una línea de aislamiento conectada a tierra entre líneas paralelas;

● Reduzca la distancia entre la capa de cableado y el plano de tierra.

regla 3W

Para reducir la diafonía entre líneas, el espacio entre líneas debe ser lo suficientemente grande. Cuando el espacio entre las líneas no es inferior a 3 veces el ancho de la línea, se puede mantener el 70% del campo eléctrico sin interferir entre sí, lo que se denomina regla de las 3W. Para lograr el 98%, los campos eléctricos no interfieren entre sí. , se puede utilizar una separación de 10W.

(Nota: en el diseño de PCB real, la regla de 3W no cumple completamente con los requisitos para evitar la diafonía).

Formas de evitar la diafonía en PCBS

Para evitar interferencias en la PCB, los ingenieros pueden considerar aspectos de diseño y disposición de la PCB, tales como:

1,  Clasificación de las series de dispositivos lógicos según su función, manteniendo estrictamente controlada la estructura del bus;

2,La distancia física entre los componentes se minimiza;

3. Las líneas y componentes de señal de alta velocidad (como los osciladores de cristal) deben mantenerse alejados de las interconexiones de E/S y otras áreas susceptibles a la interferencia y el acoplamiento de datos;

4, proporcionar terminaciones correctas para líneas de alta velocidad;

5. Evite el cableado paralelo de larga distancia y proporcione suficiente espacio entre los cables para minimizar el acoplamiento inductivo;

6. El cableado de las capas adyacentes (microcinta o línea de tira) debe ser perpendicular entre sí para evitar el acoplamiento capacitivo entre las capas;

7, reduzca la distancia entre la señal y el plano de tierra;

8, Segmentación y aislamiento de fuentes de emisión de alto ruido (reloj, E/S, interconexión de alta velocidad) con diferentes señales distribuidas en diferentes capas;

9, aumente la distancia entre las líneas de señal tanto como sea posible, lo que puede reducir efectivamente la diafonía tolerante;

10. La inductancia del cable se reduce para evitar que el circuito utilice cargas con impedancia muy alta y cargas con impedancia muy baja, y la impedancia de carga del circuito analógico es lo más estable posible entre 10 Ω y 10 kΩ. Debido a que las cargas de alta impedancia aumentarán la diafonía capacitiva, cuando usando cargas de muy alta impedancia, la diafonía capacitiva aumentará debido al alto voltaje de operación, mientras que cuando se usan cargas de muy baja impedancia, la diafonía inductiva aumentará debido a la alta corriente de operación;

11, la señal del ciclo de alta velocidad está dispuesta en la capa interna de la placa PCB;

12. La tecnología de adaptación de impedancia se utiliza para garantizar la integridad de la señal y evitar sobrepasos;

13, preste atención a la señal con un flanco ascendente rápido (tr≤3ns), como el procesamiento anti-punto de cruce, algunas líneas de señal que son interferidas por EFTlB o ESD y no están filtradas están dispuestas en el borde de la PCB;

14. Intente utilizar el plano de tierra, la línea de señal que utiliza el plano de tierra obtendrá una atenuación de 15 a 20 dB en comparación con la línea de señal sin el plano de tierra;

15. Las señales de alta frecuencia y las señales sensibles se procesan en el suelo, y el uso de la tecnología de tierra en el panel dual obtendrá una atenuación de 10 ~ 15 dB;

16, utilice líneas balanceadas, líneas blindadas o líneas coaxiales;

17. Se filtran la línea de señal perturbadora y la línea sensible;

18, Configuración razonable de capas y cableado, configuración razonable de capas de cableado y espaciado de cableado, reduciendo la longitud de la señal paralela, acortando la distancia entre la capa de señal y la capa plana, aumentando el espaciado de la línea de señal, reduciendo la longitud de la línea de señal paralela (dentro del rango de longitud crítica) , estas medidas pueden reducir eficazmente la diafonía；

Los ingenieros deben tener los siguientes tres aspectos de conocimiento al realizar pruebas de calidad de señal:

1, tener una comprensión clara de la herramienta de medición (osciloscopio), comprender el rendimiento del osciloscopio, dominar el uso del osciloscopio y su sonda y aclarar la relación entre la prueba de calidad de señal anormal y la configuración del menú del osciloscopio;

2, tener una comprensión completa y clara de la forma de la señal anormal y comprender los indicadores anormales de la señal anormal;

3, tener cierto conocimiento y comprensión del circuito principal de la placa bajo prueba, ser capaz de clasificar la señal, comprender los dispositivos clave en la placa, el bus clave, los requisitos de calidad de la señal clave y los parámetros de sincronización relevantes. ；

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