Conoscenza della diafonia sulla progettazione di PCB ad alta velocità

Nel processo di apprendimento della progettazione di PCB ad alta velocità, la diafonia è un concetto importante che deve essere padroneggiato. È il modo principale di propagazione dell'interferenza elettromagnetica, linea di segnale asincrona, linea di controllo e linea di porta I/O, la diafonia renderà il funzionamento del circuito o del componente un fenomeno anomalo.

diafonia

Si riferisce a quando il segnale viene trasmesso su una linea di trasmissione, sulla linea di trasmissione adiacente mediante accoppiamento elettromagnetico di interferenze di rumore di tensione indesiderate. Questa interferenza è causata dalla mutua induttanza e dalla mutua capacità tra la linea di trasmissione. I parametri dello strato PCB, la spaziatura di le linee di segnale, le caratteristiche elettriche dell'estremità del driver e dell'estremità del ricevitore e la modalità di terminazione della linea hanno tutti determinati effetti sulla diafonia.

Le principali misure per superare la diafonia sono:

● Aumentare la spaziatura del cablaggio parallelo, seguire la regola dei 3 W;

● Inserire una linea di isolamento messa a terra tra linee parallele;

● Ridurre la distanza tra lo strato di cablaggio e il piano di terra.

Regola 3W

Per ridurre la diafonia tra le linee, la spaziatura tra le linee dovrebbe essere sufficientemente grande. Quando la spaziatura tra le linee non è inferiore a 3 volte la larghezza della linea, è possibile mantenere il 70% del campo elettrico senza interferire tra loro, secondo la cosiddetta regola dei 3 W. Per ottenere il 98% dei campi elettrici non interferiscono tra loro , è possibile utilizzare una spaziatura di 10W.

（Nota: nella progettazione effettiva del PCB, la regola dei 3 W non soddisfa completamente i requisiti per evitare la diafonia.）

Modi per evitare la diafonia nei PCBS

Per evitare la diafonia nel PCB, gli ingegneri possono considerare gli aspetti di progettazione e layout del PCB, come:

1,  Classificazione delle serie di dispositivi logici in base alla funzione, mantenendo la struttura del bus strettamente controllata;

2,La distanza fisica tra i componenti minimizzati;

3, le linee e i componenti del segnale ad alta velocità (come gli oscillatori a cristallo) devono essere tenuti lontani dalle interconnessioni I/O e da altre aree suscettibili all'interferenza e all'accoppiamento dei dati;

4, Fornire terminazioni corrette per le linee ad alta velocità;

5, Evitare il cablaggio parallelo a lunga distanza e fornire una spaziatura sufficiente tra i fili per ridurre al minimo l'accoppiamento induttivo;

6, Il cablaggio sugli strati adiacenti (microstriscia o strip line) deve essere perpendicolare tra loro per impedire l'accoppiamento capacitivo tra gli strati;

7, Ridurre la distanza tra il segnale e il piano di terra;

8, Segmentazione e isolamento di sorgenti di emissione ad alto rumore (orologio, I/O, interconnessione ad alta velocità) con segnali diversi distribuiti in diversi strati;

9, Aumentare il più possibile la distanza tra le linee del segnale, riducendo efficacemente la diafonia tollerante;

10, L'induttanza del cavo è ridotta per evitare che il circuito utilizzi carichi con impedenza molto elevata e carichi con impedenza molto bassa, e l'impedenza di carico del circuito analogico è quanto più stabile possibile tra 10Ω e 10kΩ. Poiché i carichi ad alta impedenza aumenteranno la diafonia capacitiva, quando utilizzando carichi ad impedenza molto elevata, la diafonia capacitiva aumenterà a causa dell'elevata tensione operativa, mentre quando si utilizzano carichi a impedenza molto bassa, la diafonia induttiva aumenterà a causa dell'elevata corrente operativa;

11, Il segnale del ciclo ad alta velocità è disposto sullo strato interno della scheda PCB;

12, la tecnologia di adattamento dell'impedenza viene utilizzata per garantire l'integrità del segnale e prevenire il superamento;

13, Prestare attenzione al segnale con un fronte di salita rapido (tr≤3ns), come l'elaborazione anti-crosspoint, alcune linee di segnale che subiscono interferenze da EFTlB o ESD e non sono filtrate sono disposte sul bordo del PCB;

14, Provare a utilizzare il piano di terra, la linea del segnale che utilizza il piano di terra otterrà un'attenuazione da 15 a 20 dB rispetto alla linea del segnale senza il piano di terra;

15, I segnali ad alta frequenza e i segnali sensibili vengono elaborati nel terreno e l'uso della tecnologia di terra nel doppio pannello otterrà un'attenuazione di 10 ~ 15 dB;

16, utilizzare linee bilanciate, linee schermate o linee coassiali;

17, La linea del segnale di disturbo e la linea sensibile vengono filtrate;

18, Impostazione ragionevole di strati e cablaggio, impostazione ragionevole di strati di cablaggio e spaziatura dei cavi, riduzione della lunghezza del segnale parallelo, accorciamento della distanza tra lo strato del segnale e lo strato piano, aumento della spaziatura della linea del segnale, riduzione della lunghezza della linea del segnale parallelo (entro l'intervallo di lunghezza critica) , queste misure possono ridurre efficacemente la diafonia;

Gli ingegneri dovrebbero avere i seguenti tre aspetti di conoscenza quando conducono test sulla qualità del segnale:

1, Avere una chiara comprensione dello strumento di misurazione (oscilloscopio), per comprendere le prestazioni dell'oscilloscopio, padroneggiare l'uso dell'oscilloscopio e della sua sonda e chiarire la relazione tra il test di qualità anomala del segnale e l'impostazione del menu dell'oscilloscopio;

2, Avere una comprensione completa e chiara della forma del segnale anomalo e una comprensione degli indicatori anomali del segnale anomalo;

3, Avere una certa conoscenza e comprensione del circuito principale della scheda in prova, essere in grado di classificare il segnale, comprendere i dispositivi chiave sulla scheda, il bus chiave, i requisiti di qualità del segnale del segnale chiave e i relativi parametri temporali ；

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