Conhecimento de crosstalk sobre design de PCB de alta velocidade

No processo de aprendizagem de design de PCB de alta velocidade, crosstalk é um conceito importante que precisa ser dominado. É a principal forma de propagação de interferência eletromagnética, linha de sinal assíncrona, linha de controle e linha de porta de E/S. A diafonia fará com que o circuito ou componente funcione como um fenômeno anormal.

diafonia

Refere-se a quando o sinal é transmitido em uma linha de transmissão, na linha de transmissão adjacente por acoplamento eletromagnético de interferência de ruído de tensão indesejada. Essa interferência é causada por indutância mútua e capacitância mútua entre a linha de transmissão. as linhas de sinal, as características elétricas da extremidade do driver e da extremidade do receptor e o modo de terminação da linha têm certos efeitos na diafonia.

As principais medidas para superar o crosstalk são:

● Aumente o espaçamento da fiação paralela, siga a regra dos 3W;

● Insira uma linha de isolamento aterrada entre linhas paralelas;

● Reduza a distância entre a camada de fiação e o plano de aterramento.

Regra 3W

Para reduzir a diafonia entre as linhas, o espaçamento entre as linhas deve ser grande o suficiente. Quando o espaçamento entre as linhas não é inferior a 3 vezes a largura da linha, 70% do campo elétrico pode ser mantido sem interferir um no outro, o que é chamado de regra dos 3W. Para atingir 98%, os campos elétricos não interferem entre si , um espaçamento de 10W pode ser usado.

(Nota: No projeto real de PCB, a regra 3W não atende totalmente aos requisitos para evitar diafonia.)

Maneiras de evitar crosstalk em PCBS

Para evitar interferência na PCB, os engenheiros podem considerar aspectos de design e layout da PCB, como:

1,  Classificação das séries de dispositivos lógicos de acordo com a função, mantendo a estrutura do barramento rigorosamente controlada;

2,A distância física entre os componentes minimizados;

3, Linhas e componentes de sinal de alta velocidade (como osciladores de cristal) devem ser mantidos longe de interconexões de E/S e outras áreas suscetíveis a interferência e acoplamento de dados;

4 ， Fornece terminações corretas para linhas de alta velocidade ；

5, evite fiação paralela de longa distância e forneça espaçamento suficiente entre os fios para minimizar o acoplamento indutivo;

6 ， A fiação nas camadas adjacentes (microstrip ou strip line) deve ser perpendicular entre si para evitar o acoplamento capacitivo entre as camadas ；

7, reduza a distância entre o sinal e o plano de aterramento;

8, Segmentação e isolamento de fontes de emissão de alto ruído (relógio, E/S, interconexão de alta velocidade) com diferentes sinais distribuídos em diferentes camadas;

9, aumente a distância entre as linhas de sinal tanto quanto possível, o que pode efetivamente reduzir a diafonia tolerante;

10 ， A indutância do condutor é reduzida para evitar que o circuito use cargas com impedância muito alta e cargas com impedância muito baixa, e a impedância de carga do circuito analógico é o mais estável possível entre 10Ω e 10kΩ. usando cargas de impedância muito alta, a diafonia capacitiva aumentará devido à alta tensão operacional, enquanto ao usar cargas de impedância muito baixa, a diafonia indutiva aumentará devido à alta corrente operacional;

11, O sinal do ciclo de alta velocidade é organizado na camada interna da placa PCB;

12, A tecnologia de correspondência de impedância é usada para garantir a integridade do sinal e evitar overshooting;

13, preste atenção ao sinal com uma borda de subida rápida (tr≤3ns), como processamento anti-ponto cruzado, algumas linhas de sinal que sofrem interferência de EFTlB ou ESD e não são filtradas são dispostas na borda do PCB;

14 ， Tente usar o plano de aterramento, a linha de sinal usando o plano de aterramento terá atenuação de 15 a 20dB em comparação com a linha de sinal sem o plano de aterramento ；

15, sinais de alta frequência e sinais sensíveis são processados ​​no solo, e o uso da tecnologia de solo no painel duplo obterá atenuação de 10 ~ 15dB;

16, use linhas balanceadas, linhas blindadas ou linhas coaxiais;

17, A linha do sinal de perturbação e a linha sensível são filtradas;

18 ， Configuração razoável de camadas e fiação, configuração razoável de camadas de fiação e espaçamento de fiação, reduzindo o comprimento do sinal paralelo, encurtando a distância entre a camada de sinal e a camada plana, aumentando o espaçamento da linha de sinal, reduzindo o comprimento da linha de sinal paralelo (dentro da faixa de comprimento crítico) , essas medidas podem efetivamente reduzir o crosstalk;

Os engenheiros devem ter os três aspectos de conhecimento a seguir ao realizar testes de qualidade de sinal:

1, tenha uma compreensão clara da ferramenta de medição (osciloscópio), para entender o desempenho do osciloscópio, dominar o uso do osciloscópio e sua ponta de prova e esclarecer a relação entre o teste de qualidade anormal do sinal e a configuração do menu do osciloscópio;

2 ， Ter uma compreensão abrangente e clara da forma do sinal anormal e ter uma compreensão dos indicadores anormais do sinal anormal ；

3 ， Ter um certo conhecimento e compreensão do circuito principal da placa em teste, ser capaz de classificar o sinal, compreender os principais dispositivos na placa, o barramento principal, os requisitos de qualidade do sinal do sinal principal e os parâmetros de tempo relevantes ；

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