Elektronisches Design - High-Speed PCB Board Design in einigen Übersprechenproblemen

Im heutigen, sich schnell entwickelnden Bereich des elektronischen Designs, High-Speed und Miniaturisierung sind zu einem unvermeidlichen Trend im Design geworden. Zur gleichen Zeit, Faktoren wie die Zunahme der Signalfrequenz, je kleiner die Größe der Leiterplatte, die Erhöhung der Verdrahtungsdichte, und die Abnahme der Schichtdicke durch die Zunahme der Schichtzahl, wird verschiedene Signalintegritätsprobleme verursachen. Daher, Es ist notwendig, Probleme mit der Signalintegrität bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeits-Platinenebenen zu berücksichtigen, die Theorie der Signalintegrität beherrschen, und dann führen und überprüfen Sie das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs. Bei allen Signalintegritätsproblemen, Übersprechen ist sehr häufig. Übersprechen kann im Chip auftreten, oder auf Leiterplatten, Steckverbinder, Chippakete, und Kabel. In diesem Artikel werden die Ursachen von Signal-Übersprechen in Hochgeschwindigkeits-PCB Board Design, sowie die Methoden der Unterdrückung und Verbesserung.

Die Generierung von Übersprechen

Übersprechen bezieht sich auf den Einfluss der elektromagnetischen Kopplung auf benachbarte Übertragungsleitungen, wenn ein Signal auf einen Übertragungskanal übertragen wird. Übermäßiges Übersprechen kann zu einer falschen Auslösung des Schaltkreises führen und dazu führen, dass das System nicht normal funktioniert.

Das wechselnde Signal (wie ein Schrittsignal) breitet sich entlang der Übertragungsleitung von A nach B aus, und ein gekoppeltes Signal wird auf der Übertragungsleitung C nach D erzeugt. Wenn das geänderte Signal auf einen stabilen Gleichstrompegel zurückkehrt, existiert das gekoppelte Signal nicht mehr. Daher tritt Übersprechen nur im Prozess des Signalhoppings auf, und je schneller sich das Signal ändert, desto größer ist das erzeugte Übersprechen. Übersprechen kann in kapazitives Kopplungsübersprechen (aufgrund der Spannungsänderung der Störquelle führt der induzierte Strom auf dem gestörten Objekt zu elektromagnetischen Störungen) und induktives Kopplungsübersprechen (aufgrund der Stromänderung der Störquelle wird die induzierte Spannung auf dem gestörten Objekt induziert und verursacht somit elektromagnetische Störungen). Unter ihnen kann das vom Kopplungskondensator erzeugte Übersprechersignal in Vorwärts- und Rücksprechersignal Sc auf dem Opfernetzwerk unterteilt werden, diese beiden Signale haben die gleiche Polarität; Das von der Kupplungsinduktivität erzeugte Übersprechersignal wird auch in Vorwärtsübersprechen und Rückwärtsübersprechen Sl unterteilt, die beiden Signale haben entgegengesetzte Polaritäten.

Gegenseitige Kapazität und gegenseitige Induktivität hängen beide mit Übersprechen zusammen, müssen aber getrennt betrachtet werden. Wenn der Rückweg eine breite gleichmäßige Ebene ist, wie die meisten gekoppelten Übertragungsleitungen auf einer Leiterplatte, sind die Menge des kapazitiven Kupplungsstroms und des induktiven Kupplungsstroms ungefähr gleich. Zu diesem Zeitpunkt muss die Menge des Übersprechens zwischen den beiden genau vorhergesagt werden. Wenn das Medium des Parallelsignals fest ist, das heißt im Falle einer Stripline, dann sind der Vorwärts-Übersprechen, der durch die gekoppelte Induktivität und den Kondensator verursacht wird, ungefähr gleich und brechen sich auf, so dass nur der umgekehrte Übersprechen berücksichtigt werden muss. Wenn das Medium des Parallelsignals nicht fest ist, das heißt im Falle einer Mikrostreifenleitung, ist der durch die Kopplungsinduktivität verursachte Vorwärtsübersprechen größer als der Vorwärtsübersprechen, der durch den Kopplungskondensator verursacht wird, wenn die Parallellänge zunimmt. Daher ist das Übersprechen des Parallelsignals in der inneren Schicht größer als das der Oberflächenschicht. Das Übersprechen paralleler Signale ist gering.

Analyse und Unterdrückung von Übersprechen

Der gesamte Prozess der Hochgeschwindigkeits-PCB Design umfasst Schritte wie Schaltungsdesign, Chipauswahl, Schaltplan, Leiterplattenlayout und Routing. Es ist notwendig, Übersprechen in verschiedenen Schritten zu finden und Maßnahmen zu ergreifen, um Störungen zu reduzieren.

Berechnung des Übersprechens

Die Berechnung des Übersprechens ist sehr schwierig. Es gibt drei Hauptfaktoren, die die Amplitude des Übersprechersignals beeinflussen: den Grad der Kopplung zwischen den Leiterbahnen, den Abstand der Leiterbahnen und die Beendigung der Leiterbahnen. Stromverteilung entlang der Mikrostreifenlinie auf dem Vor- und Rückweg. Die Stromverteilung zwischen der Spur und der Ebene (oder zwischen der Spur und der Spur) ist gemeinsame Impedanz, die gegenseitige Kopplung aufgrund der Stromdiffusion verursacht, und die Spitzenstromdichte befindet sich direkt unter dem Zentrum der Spur und von der Spur. Die beiden Seiten des Zerfalls fallen schnell zum Boden hin.

Wenn der Abstand zwischen der Spur und der Ebene weit auseinander ist, der Schleifenbereich zwischen Vorwärts- und Rückweg vergrößert sich, so dass die Leiterplatte Induktivität, proportional zur Schleifenfläche, Erhöhungen. Die folgende Gleichung beschreibt die optimale Stromverteilung, die die gesamte Schleifeninduktivität minimiert, die durch die Vor- und Rückstrompfade gebildet wird.. Der beschriebene Strom minimiert auch die Gesamtenergie, die im Magnetfeld um die Signalspur gespeichert wird..