Blogue PCB - Méthode de mesure du Crosstalk pour la vérification de la qualité des PCB

Avec l'augmentation de la vitesse de fonctionnement du système numérique dans le domaine des communications, Vidéo, Technologie des réseaux et de l'informatique, Exigences de qualité Circuits imprimés Dans un tel système. Début PCB board Face à l'augmentation de la fréquence des signaux et à la réduction du temps de montée des impulsions, la conception ne peut garantir les performances et les exigences de fonctionnement du système.. En cours PCB board Conception, Nous devons utiliser la théorie des lignes de transmission pour modéliser PCB board and its components (edge Connecteur, Ligne Microstrip, and component sockets). Seulement une compréhension complète du formulaire, Mechanism and Consequences of Crosstalk on PCB, Et utiliser la technologie correspondante pour supprimer, Pouvons - nous nous aider à améliorer la fiabilité des systèmes, y compris les PCB?. Cet article se concentre sur PCB board Conception, Cependant, nous croyons que ce qui est discuté dans cet article sera également utile dans d'autres applications, comme les caractéristiques des câbles et des connecteurs.. Les concepteurs de PCB sont préoccupés par le phénomène de crosstalk, car il peut causer des problèmes de performance tels que l'augmentation du niveau sonore., Pointes indésirables, Jitter de bord de données, Et réflexion inattendue du signal. La question de savoir laquelle de ces questions aura une incidence sur la conception des BPC dépend de nombreux facteurs., Par exemple, les caractéristiques d'un circuit logique utilisé sur une carte de circuit, Conception des circuits imprimés, the mode of crosstalk (reverse or forward), Lignes de brouillage et perturbées. Terminaison des deux côtés du fil. Les informations fournies ci - dessous peuvent aider les lecteurs à mieux comprendre et étudier les conversations croisées., Afin de réduire l'impact de crosstalk sur la conception.

Methods of studying crosstalk
In order to minimize crosstalk in PCB board Conception, Nous devons trouver un équilibre entre la réactance capacitive et la réactance inductive, Effort pour atteindre l'impédance nominale, Parce que PCB board L'impédance de la ligne de transmission doit être bien contrôlée. Après la conception de la carte de circuit, Components, connectors, Les terminaisons de la carte de circuit déterminent dans quelle mesure le type de crosstalk affecte les performances du circuit.. Utiliser la mesure du Domaine temporel, En calculant la fréquence angulaire et en comprenant PCB board crosstalk (Crosstalk-on-PCB board) model, Il aide les concepteurs à définir les limites de l'analyse des conversations croisées.

Time Domain Measurement Methods
To measure and analyze crosstalk, La technique du domaine de fréquence peut être utilisée pour observer la relation entre les composantes harmoniques de l'horloge dans le spectre et les valeurs EMI à ces fréquences harmoniques.. Cependant,, the time domain measurement of digital signal edges (the time it takes to rise from 10% to 90% of the signal level) is also a means of measuring and analyzing crosstalk, La mesure du Domaine temporel présente les avantages suivants:, Ou temps de montée, Est une indication directe de la hauteur de chaque composant de fréquence du signal. Donc,, the signal speed (ie, rise time) defined by the signal edges can also help reveal the mechanism of crosstalk. Le temps de montée peut être utilisé directement pour calculer la fréquence angulaire. Cet article décrit et mesure le crosstalk en utilisant la méthode de mesure du temps de montée.

Knee frequency
To ensure reliable operation of a digital system, Le concepteur doit étudier et vérifier les performances de conception du circuit en dessous de la fréquence d'angle. L'analyse du domaine de fréquence du signal numérique montre que le signal au - dessus de la fréquence du point d'inflexion est atténué, de sorte qu'il n'y a pas d'influence significative sur le crosstalk, Le signal inférieur à la fréquence du point d'inflexion contient suffisamment d'énergie pour affecter le fonctionnement du circuit.. La formule de calcul de la fréquence du point d'inflexion est: fknee = 0.5./Temps de montée

PCB board crosstalk model
The models presented in this section provide a platform for the study of different forms of crosstalk and illustrate how the mutual impedance between two microstrip lines can cause crosstalk on a PCB. L'impédance mutuelle est répartie uniformément le long des deux lignes. Crosstalk occurs when the digital gate hits a rising edge to the crosstalk line and propagates along the trace:
1) Both the mutual capacitance Cm and the mutual inductance Lm will couple or "crosstalk" a voltage to the adjacent disturbed line.
2) The crosstalk voltage appears on the disturbed line in the form of a narrow pulse whose width is equal to the rise time of the pulse on the disturbing line.
3) On the disturbed line, L'impulsion de crosstalk est divisée en deux et commence à se propager dans deux directions opposées. Ceci divise le crosstalk en deux parties: le crosstalk avant qui se déplace dans la direction de propagation de l'impulsion de brouillage originale et le crosstalk inverse qui se déplace dans la direction opposée à la source du signal..

Types of Crosstalk and Coupling Mechanisms
Based on the model discussed earlier, Le mécanisme de couplage de crosstalk et les deux types de crosstalk sont décrits ci - dessous., Avant et arrière, Discuté.
Interference mechanism caused by mutual capacitance in the circuit:
When the pulse on the disturbing line reaches the capacitor, L'impulsion étroite sera couplée à la ligne perturbée par un condensateur. L'amplitude de l'impulsion de couplage est déterminée par la capacité mutuelle. L'impulsion de couplage est ensuite divisée en deux et commence à se propager dans deux directions opposées le long de la ligne perturbée..

Inductive or Transformer Coupling Mechanisms
Mutual inductance in a circuit can cause disturbances such that a pulse propagating on the disturbance wire will charge the next location where the current spike is present. Le pic de courant produit un champ magnétique, Puis un pic de courant se produit sur le fil perturbé. Le transformateur produit deux pointes de tension polarisées opposées sur la ligne perturbée: les pointes négatives se propagent vers l'avant, Alors que les épis positifs se propagent vers l'arrière.

reverse crosstalk
The capacitively and inductively coupled crosstalk voltages caused by the above model have an additive effect at the crosstalk location of the disturbed wire. Le Crosstalk inverse qui en résulte présente les caractéristiques suivantes: le crosstalk inverse est la somme de deux impulsions de même polarité. Parce que la position de crosstalk se propage avec le bord de l'impulsion d'interférence, L'interférence inverse est affichée comme faible, Signal d'impulsion large du côté source de la ligne d'interférence, Sa largeur correspond à la longueur de la piste. L'amplitude du Crosstalk réfléchi est indépendante du temps de montée de l'impulsion de la ligne d'interférence, Mais dépend de la valeur d'impédance mutuelle.

forward crosstalk
To reiterate, La tension de crosstalk du couplage capacitif et du couplage inductif s'accumule dans la position de crosstalk de la ligne lésée.. Le Crosstalk avant comprend les caractéristiques suivantes: le crosstalk avant est la somme de deux impulsions polarisées inversées. Parce que la polarité est inversée, Le résultat dépend de la valeur relative de la capacité et de l'inductance. Le Crosstalk vers l'avant apparaît sous la forme d'un pic étroit à l'extrémité de la ligne de la victime, dont la largeur est égale au temps de montée de l'impulsion de l'attaquant. Le Crosstalk avant dépend du temps de montée de l'impulsion d'interférence. Plus le bord ascendant est rapide, Plus l'amplitude est élevée, plus la largeur est étroite. L'amplitude du Crosstalk vers l'avant dépend également de la longueur de la paire: lorsque la position du Crosstalk se déplace le long du bord de l'impulsion de l'agresseur, L'impulsion de crosstalk vers l'avant sur la ligne de la victime va gagner plus d'énergie.

Instruments and Setup
To effectively measure crosstalk in the laboratory, Un oscilloscope à large bande mesurant une largeur de bande de 20 GHz doit être utilisé., Le circuit à l'essai doit être actionné par un générateur d'impulsions de haute qualité produisant une impulsion dont le temps de montée est égal au temps de montée de l'oscilloscope.. En même temps, Câble de haute qualité, La résistance de terminaison et l'adaptateur sont utilisés pour connecter le PCB testé. Générateur de tension à pas TDR capable de produire une impulsion étroite de 250 MV avec un temps de montée de 17 ps et une impédance de sortie de 50 ohms. Le testeur n'a besoin que de connecter le PCB à tester.

Forward Crosstalk Measurement
If only measuring forward crosstalk, Terminer toutes les traces pour éliminer la réflexion. Le Crosstalk avant doit être mesuré à l'extrémité d'un fil blindé bien raccordé.. La configuration de l'instrument est illustrée à la figure 6..

The effect of circuit Conception on crosstalk
Although crosstalk can be reduced and its effects attenuated or eliminated through careful PCB board design, Il peut encore y avoir des échanges résiduels sur la carte de circuit. Donc,, Lors de la conception du circuit, Des charges d'extrémité de ligne appropriées doivent également être utilisées., Parce que la charge terminale affecte la taille et l'atténuation des conversations croisées au fil du temps. Comment les charges terminales de ligne à l'extrémité de la piste et à la sortie de la porte logique atténuent le crosstalk et en réduisent la cause.