No proceso de aprendizaxe do deseño de PCB de alta velocidade, a diafonía é un concepto importante que cómpre dominar. É a principal vía de propagación da interferencia electromagnética. Enrutanse liñas de sinal asíncronas, liñas de control e portos de E/S. A diafonía pode causar funcións anormais de circuítos ou compoñentes.
Interferencia
Refírese á interferencia de ruído de tensión non desexada das liñas de transmisión adxacentes debido ao acoplamento electromagnético cando o sinal se propaga na liña de transmisión. Esta interferencia é causada pola inductancia mutua e a capacitancia mutua entre as liñas de transmisión. Os parámetros da capa de PCB, o espazado da liña de sinal, as características eléctricas do extremo de accionamento e do extremo de recepción e o método de terminación da liña teñen un certo impacto na diafonía.
As principais medidas para superar a interferencia son:
Aumente a separación do cableado paralelo e siga a regra dos 3 W;
Insira un cable illado con conexión a terra entre os cables paralelos;
Reduce a distancia entre a capa de cableado e o plano de terra.
Para reducir a diafonía entre liñas, o espazado entre liñas debe ser o suficientemente grande. Cando o espazado entre centros de liñas non é inferior a 3 veces o ancho da liña, pódese manter o 70 % do campo eléctrico sen interferencias mutuas, o que se coñece como regra dos 3 W. Se queres conseguir o 98 % do campo eléctrico sen interferir entre si, podes usar un espazado de 10 W.
Nota: No deseño real de PCB, a regra dos 3 W non pode cumprir totalmente os requisitos para evitar a diafonía.
Formas de evitar a diafonía nunha placa de circuíto impreso
Para evitar a diafonía na placa de circuíto impreso (PCB), os enxeñeiros poden considerar aspectos do deseño e a disposición da PCB, como:
1. Clasificar as series de dispositivos lóxicos segundo a súa función e manter a estrutura do bus baixo un control estrito.
2. Minimizar a distancia física entre os compoñentes.
3. As liñas de sinal de alta velocidade e os compoñentes (como os osciladores de cristal) deben estar lonxe da interface de interconexión I/() e doutras zonas susceptibles de interferencias e acoplamento de datos.
4. Proporcione a terminación correcta para a liña de alta velocidade.
5. Evite trazas de longa distancia que sexan paralelas entre si e proporcione un espazo suficiente entre as trazas para minimizar o acoplamento indutivo.
6. O cableado nas capas adxacentes (microstrip ou stripline) debe ser perpendicular entre si para evitar o acoplamento capacitivo entre as capas.
7. Reduce a distancia entre o sinal e o plano de terra.
8. Segmentación e illamento de fontes de emisión de alto ruído (reloxo, E/S, interconexión de alta velocidade) e distribución de diferentes sinais en diferentes capas.
9. Aumente a distancia entre as liñas de sinal tanto como sexa posible, o que pode reducir eficazmente a diafonía capacitiva.
10. Reduce a inductancia do cable, evita usar cargas de impedancia moi alta e cargas de impedancia moi baixa no circuíto e tenta estabilizar a impedancia de carga do circuíto analóxico entre loQ e lokQ. Debido a que a carga de alta impedancia aumentará a diafonía capacitiva, ao usar unha carga de impedancia moi alta, debido á maior tensión de funcionamento, a diafonía capacitiva aumentará, e ao usar unha carga de impedancia moi baixa, debido á gran corrente de funcionamento, a diafonía indutiva aumentará.
11. Coloca o sinal periódico de alta velocidade na capa interna da placa de circuíto impreso.
12. Empregue a tecnoloxía de adaptación de impedancia para garantir a integridade do sinal do certificado BT e evitar sobrecargas.
13. Teña en conta que para sinais con flancos de subida rápidos (tr≤3ns), realice un procesamento antidiafonía, como o envoltorio da terra, e organice algunhas liñas de sinal que estean interferidas por EFT1B ou ESD e non sexan filtradas no bordo da placa de circuíto impreso.
14. Emprega un plano de terra sempre que sexa posible. A liña de sinal que usa o plano de terra terá unha atenuación de 15-20 dB en comparación coa liña de sinal que non usa o plano de terra.
15. Os sinais de alta frecuencia e os sinais sensibles procésanse con terra, e o uso da tecnoloxía de terra no panel dobre conseguirá unha atenuación de 10-15 dB.
16. Empregue cables balanceados, cables blindados ou cables coaxiais.
17. Filtrar as liñas de sinalización de acoso e as liñas sensibles.
18. Axuste as capas e o cableado de forma razoable, axuste a capa de cableado e o espazado do cableado de forma razoable, reduza a lonxitude dos sinais paralelos, acurte a distancia entre a capa de sinal e a capa plana, aumente o espazado das liñas de sinal e reduza a lonxitude das liñas de sinal paralelas (dentro do rango de lonxitude crítica). Estas medidas poden reducir eficazmente a diafonía.