Dans le cadre de l'apprentissage de la conception de circuits imprimés haute vitesse, la diaphonie est un concept fondamental à maîtriser. Elle constitue le principal mode de propagation des interférences électromagnétiques. Les lignes de signaux asynchrones, les lignes de commande et les ports d'E/S sont routés. La diaphonie peut engendrer des dysfonctionnements des circuits ou des composants.

Diaphonie

Il s'agit des interférences de bruit de tension indésirables dues au couplage électromagnétique lors de la propagation du signal sur des lignes de transmission adjacentes. Ces interférences sont causées par l'inductance et la capacité mutuelles entre les lignes. Les paramètres de la couche du circuit imprimé, l'espacement des lignes de signal, les caractéristiques électriques des extrémités émettrice et réceptrice, ainsi que la méthode de terminaison des lignes, ont tous une incidence sur la diaphonie.

Les principales mesures pour surmonter la diaphonie sont :

Augmentez l'espacement des câblages parallèles et suivez la règle des 3W ;

Insérez un fil d'isolation mis à la terre entre les fils parallèles ;

Réduisez la distance entre la couche de câblage et le plan de masse.

Pour réduire la diaphonie entre les lignes, l'espacement entre elles doit être suffisamment important. Lorsque l'espacement entre les centres des lignes est d'au moins trois fois leur largeur, 70 % du champ électrique est préservé sans interférence mutuelle ; c'est ce qu'on appelle la règle des 3W. Pour atteindre 98 % du champ électrique préservé sans interférence, un espacement de 10W est recommandé.

Remarque : Dans la conception réelle des circuits imprimés, la règle des 3 W ne permet pas de répondre pleinement aux exigences en matière d'évitement de la diaphonie.

Méthodes pour éviter la diaphonie dans les circuits imprimés

Afin d'éviter la diaphonie dans le circuit imprimé, les ingénieurs peuvent prendre en compte certains aspects de la conception et de l'agencement du circuit imprimé, tels que :

1. Classer les séries de dispositifs logiques en fonction de leur fonction et maintenir la structure du bus sous un contrôle strict.

2. Minimiser la distance physique entre les composants.

3. Les lignes et composants de signaux à haute vitesse (tels que les oscillateurs à cristal) doivent être éloignés de l'interface d'interconnexion I/() et d'autres zones susceptibles d'interférences et de couplage de données.

4. Prévoir la terminaison appropriée pour la ligne à grande vitesse.

5. Évitez les pistes de grande distance parallèles entre elles et prévoyez un espacement suffisant entre les pistes pour minimiser le couplage inductif.

6. Le câblage sur les couches adjacentes (microbande ou ligne striée) doit être perpendiculaire l'un à l'autre pour éviter le couplage capacitif entre les couches.

7. Réduisez la distance entre le signal et le plan de masse.

8. Segmentation et isolation des sources d'émissions à bruit élevé (horloge, E/S, interconnexion à haut débit), et différents signaux sont répartis dans différentes couches.

9. Augmentez autant que possible la distance entre les lignes de signal, ce qui peut réduire efficacement la diaphonie capacitive.

10. Réduisez l'inductance des conducteurs, évitez les charges à impédance très élevée et très faible dans le circuit, et essayez de stabiliser l'impédance de charge du circuit analogique entre 100 et 1000 Q. En effet, une charge à impédance élevée augmente la diaphonie capacitive : avec une charge à impédance très élevée, la tension de fonctionnement plus élevée accroît la diaphonie capacitive ; avec une charge à impédance très faible, le courant de fonctionnement plus élevé accroît la diaphonie inductive.

11. Disposez le signal périodique à haute vitesse sur la couche interne du circuit imprimé.

12. Utilisez la technologie d'adaptation d'impédance pour garantir l'intégrité du signal du certificat BT et éviter les dépassements.

13. Notez que pour les signaux avec des fronts montants rapides (tr≤3ns), effectuez un traitement anti-diaphonie tel que l'enroulement de la masse et placez certaines lignes de signal qui sont perturbées par EFT1B ou ESD et qui n'ont pas été filtrées sur le bord du PCB.

14. Utilisez autant que possible un plan de masse. La ligne de signal utilisant le plan de masse subira une atténuation de 15 à 20 dB par rapport à la ligne de signal n'utilisant pas de plan de masse.

15. Les signaux haute fréquence et les signaux sensibles sont traités avec une mise à la terre, et l'utilisation de la technologie de mise à la terre dans le double panneau permettra d'obtenir une atténuation de 10 à 15 dB.

16. Utilisez des fils symétriques, des fils blindés ou des fils coaxiaux.

17. Filtrer les lignes de signal de harcèlement et les lignes sensibles.

18. Configurez les couches et le câblage de manière raisonnable, définissez la couche de câblage et l'espacement des câbles de manière raisonnable, réduisez la longueur des signaux parallèles, raccourcissez la distance entre la couche de signal et la couche de plan, augmentez l'espacement des lignes de signal et réduisez la longueur des lignes de signal parallèles (dans la plage de longueur critique). Ces mesures peuvent réduire efficacement la diaphonie.