क्रॉसस्टॉक से बचने के लिए पीसीबी रूटिंग नियम

आज के इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार में एक ही बोर्ड पर लघु मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबीएस) पर कई उच्च गति वाले कार्यों के एकीकरण की आवश्यकता होती है, जिससे पैकेजिंग और स्थान को अनुकूलित करने के लिए डिजाइनरों को तारों को एक साथ बहुत करीब रखना पड़ता है। यह निकटता विद्युत चुम्बकीय क्षेत्रों के अप्रत्याशित युग्मन को जन्म दे सकती है, एक घटना जिसे क्रॉसस्टॉक के रूप में जाना जाता है (चित्र 1 देखें)।

चित्र 1: संभावित क्रॉसस्टॉक समस्याओं के साथ पीसीबी पर आसन्न रेखाओं का ग्राफिकल प्रतिनिधित्व।

यद्यपि उच्च-घनत्व पैकेजिंग अपरिहार्य है, संभावित क्रॉसस्टॉक और विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप/संगतता (ईएमआई/ईएमसी) मुद्दों से बचने के लिए पीसीबी पर वायरिंग से संबंधित कुछ पीसीबी डिजाइन नियमों का उल्लंघन नहीं किया जाना चाहिए।

(निम्नलिखित अनुभागों में, वाक्यांश "क्रिटिकल नेटवर्क" पीसीबी पर उन हाई-स्पीड क्लॉक/डेटा लाइनों, महत्वपूर्ण सेंसर लाइनों आदि को संदर्भित करता है, जो पीसीबी के अनुप्रयोग पर निर्भर करता है।)

नियम 1: I/O नेटवर्क के पास प्रमुख नेटवर्क

I/O लाइनों से जुड़े महत्वपूर्ण नेटवर्क की वायरिंग को देखना महत्वपूर्ण है, क्योंकि पीसीबी के अंदर और बाहर आने वाली इन I/O लाइनों के माध्यम से शोर को आसानी से बोर्ड से जोड़ा जा सकता है (चित्र 2 देखें) या ले जाया जा सकता है। अन्य बोर्ड.

चित्र 2: एक परिदृश्य का योजनाबद्ध आरेख जहां महत्वपूर्ण नेटवर्क और I/O नेटवर्क एक दूसरे के करीब जुड़े हुए हैं।

I/O लाइन के माध्यम से बोर्ड में प्रवेश करने वाले किसी भी शोर को महत्वपूर्ण नेटवर्क से जोड़े जाने की संभावना होती है जो महत्वपूर्ण डेटा/क्लॉक सिग्नल ले जाता है, जो मूल रूप से एक पीसीबी प्रतिरक्षा मुद्दा है (चित्रा 3 ए)। इसी तरह से, महत्वपूर्ण नेटवर्क द्वारा किए गए किसी भी हाई-स्पीड सिग्नल को I/O नेटवर्क से जोड़ा जा सकता है और अंततः बोर्ड से I/O लाइनों के माध्यम से बाहरी दुनिया और सिस्टम के अन्य मॉड्यूल में प्रेषित किया जा सकता है। सिद्धांत रूप में, यह पीसीबी के लिए एक विकिरण समस्या होगी (चित्र 3बी)।

चित्र 3ए (बाएं) और 3बी: महत्वपूर्ण और आई/ओ नेटवर्क की निकटता के कारण संभावित ईएमआई/ईएमसी समस्याएं

नियम 2: उजागर महत्वपूर्ण ट्रेस लंबाई

लघु तरंग दैर्ध्य में उच्च गति पीसीबीएस (& जीटी; 100 मेगाहर्ट्ज), किसी भी महत्वपूर्ण नेटवर्क की विद्युत लंबाई (चित्र 4ए देखें) इसे विकिरण का एक प्रभावी स्रोत बनाने के लिए पर्याप्त है, खासकर जब ऊपर या नीचे की परतों के संपर्क में हो। इस अवांछित विकिरण को किसी भी आसन्न केबल से जोड़ा जा सकता है, यहां तक ​​कि केबल के नजदीक किसी डिवाइस में केबल से भी। हम पीसीबी की आंतरिक परत के ठोस विमानों के बीच महत्वपूर्ण नेटवर्क को दफनाने की सलाह देते हैं, जैसा कि चित्र 4बी में दिखाया गया है। इससे फ़ील्ड को लाइन से सील करने और क्रॉसस्टॉक या ईएमआई के रूप में किसी भी अनपेक्षित युग्मन से बचने में मदद मिलती है। यदि इन महत्वपूर्ण नेटवर्कों को बाहरी परत में उजागर करना है, तो उजागर हिस्से की लंबाई यथासंभव छोटी होनी चाहिए। ऐसा इसलिए है क्योंकि खुले तारों की लंबाई जितनी कम होगी, वे उतना ही कम विकिरण उत्सर्जित करेंगे, क्योंकि यदि वे विद्युत रूप से छोटे होते, तो वे अक्षम एंटेना होते।

अंजीर. 4ए (बाएं) और बी: विमानों के बीच खुले या बंद महत्वपूर्ण नेटवर्क के आरेख

नियम 3: गंभीर अंतर नेटवर्क मिलान

सिद्धांत रूप में, विभेदक जोड़े समान आकार लेकिन विपरीत ध्रुवता के सिग्नल संचारित करते हैं, क्योंकि उनके द्वारा उत्पादित ईएमआई एक दूसरे को रद्द कर देती है या नगण्य होती है। हालाँकि, यह केवल तभी काम करता है जब जोड़ी में रेखाएँ समान लंबाई की हों और सममित रूप से एक-दूसरे के करीब हों। इनमें से किसी का भी उल्लंघन सामान्य मोड शोर और ईएमआई समस्याओं का कारण बन सकता है। यह बहुत चिंता का विषय है, विशेष रूप से उच्च-आवृत्ति महत्वपूर्ण संकेतों को ले जाने वाले विभेदक नेटवर्क के लिए, क्योंकि ईएमआई ले जाने वाले संकेतों की आवृत्ति को बढ़ाता है। चित्र 5 सर्किट बोर्ड पर आईसी पैकेज और निकास बिंदु (कनेक्टर) के बीच महत्वपूर्ण अंतर जोड़े के सही/गलत तरीके से वायरिंग के कई उदाहरण दिखाता है।

चित्र 5: संदर्भ तल में विभाजन के साथ वर्तमान पथ लौटाएँ

महत्वपूर्ण अंतर नेटवर्क मिलान: सिमुलेशन और वास्तविक परीक्षण आवश्यकताओं से संबंध

चित्र 6ए और 6बी में पीसीबी उदाहरण में, हमारे पास एक साधारण मामला है जहां अंतर जोड़े को पीसीबी पर दो अलग-अलग तरीकों से तार दिया जाता है: सममित और असममित। दोनों ही मामलों में, SIwave में, वे एक छोर पर एक अंतर वोल्टेज स्रोत द्वारा उत्तेजित होते हैं और दूसरे छोर पर एक लोड द्वारा जुड़े होते हैं।

चित्र 6ए (बाएं) और बी: पीसीबी पर तारों के लिए अंतर जोड़े के उदाहरण

हम दोनों मामलों में निकट-क्षेत्र विश्लेषण चलाते हैं। विभेदक जोड़ी सममित वायरिंग वाले पीसीबीएस में, निकट क्षेत्र का स्तर उनकी असममित वायरिंग की तुलना में कम है, जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। 7ए और 7बी.

अंजीर. 7ए (बाएं) और बी: सममित और असममित अंतर युग्म नेटवर्क के साथ 597.45 मेगाहर्ट्ज पर निकट क्षेत्र

मान लीजिए कि हम ईएमआई/ईएमसी नियमों एआईएस 004 (भारत में) या यूएनईसीई आर10 (यूरोप में) रेडिएंट उत्सर्जन आवश्यकताओं के अनुसार पीसीबी का परीक्षण करना चाहते हैं। चित्र 8 1 मेगाहर्ट्ज - 30 गीगाहर्ट्ज आवृत्ति रेंज में पीसीबी से 1 मीटर की दूरी पर सिम्युलेटेड दूर क्षेत्र का तुलनात्मक विश्लेषण दिखाता है। ध्यान दें कि असममित अंतर जोड़े के मामले में उत्सर्जन स्तर लगभग 8 से 10 डीबी तक बढ़ जाता है और इसके परिणामस्वरूप 563.50 मेगाहर्ट्ज और उच्च आवृत्तियों का अनुपालन नहीं होता है।

चित्र 8: 1 मीटर विकिरण की तुलना

पीसीबी स्तर पर एसआईवेव का सिमुलेशन ऐसी ईएमआई समस्याओं की शीघ्र पहचान करने में सक्षम बनाता है, जो भौतिक परीक्षण और यहां तक ​​कि उच्च-स्तरीय सिमुलेशन के लिए डिज़ाइन किए जाने से पहले पीसीबीएस को अनुकूलित करने में मदद कर सकता है।

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