დღევანდელი ელექტრონიკის ბაზარი მოითხოვს მრავალჯერადი მაღალი სიჩქარის ფუნქციის ინტეგრაციას მინიატურულ ბეჭდურ მიკროსქემებზე (PCBS) ერთ დაფაზე, რაც იწვევს დიზაინერებს, რომ მოათავსონ გაყვანილობა ერთმანეთთან ძალიან ახლოს, შეფუთვისა და სივრცის ოპტიმიზაციის მიზნით. ამ სიახლოვემ შეიძლება გამოიწვიოს ელექტრომაგნიტური ველების მოულოდნელი შეერთება, ფენომენი, რომელიც ცნობილია როგორც Crosstalk (იხ. სურათი 1).

სურათი 1: მიმდებარე ხაზების გრაფიკული წარმოდგენა PCB-ზე პოტენციური ჯვარედინი პრობლემებით.

მიუხედავად იმისა, რომ მაღალი სიმკვრივის შეფუთვა გარდაუვალია, PCB-ის დიზაინის გარკვეული წესები, რომლებიც დაკავშირებულია PCB-ზე გაყვანილობასთან, არ უნდა დაირღვეს, რათა თავიდან იქნას აცილებული პოტენციური ჯვარი და ელექტრომაგნიტური ჩარევა/თავსებადობა (EMI/EMC).

(შემდეგ განყოფილებებში ფრაზა „კრიტიკული ქსელი“ ეხება მაღალსიჩქარიან საათის/მონაცემთა ხაზებს, მნიშვნელოვან სენსორულ ხაზებს და ა.შ. PCB-ზე, PCB-ის აპლიკაციიდან გამომდინარე.)

წესი 1: საკვანძო ქსელები I/O ქსელებთან ახლოს

მნიშვნელოვანია დაათვალიეროთ I/O ხაზებთან დაკავშირებული კრიტიკული ქსელის გაყვანილობა, რადგან ხმაური ადვილად შეიძლება დაერთოს დაფაზე ამ I/O ხაზების მეშვეობით, რომლებიც შედის და გამოდის PCB-დან (იხ. სურათი 2) ან გადატანილი სხვა დაფები.

სურათი 2: სცენარის სქემატური დიაგრამა, სადაც კრიტიკული ქსელი და I/O ქსელი ერთმანეთთან ახლოს არის დაკავშირებული.

ნებისმიერ ხმაურს, რომელიც შედის დაფაზე I/O ხაზის მეშვეობით, აქვს პოტენციალი დაერთოს კრიტიკულ ქსელთან, რომელიც ატარებს მნიშვნელოვან მონაცემებს/საათის სიგნალებს, რაც ძირითადად PCB იმუნიტეტის პრობლემაა (სურათი 3A). ანალოგიურად, ნებისმიერი მაღალსიჩქარიანი სიგნალი, რომელსაც ახორციელებს კრიტიკული ქსელი, შეიძლება შეუერთდეს I/O ქსელს და საბოლოოდ გადაიცეს გარე სამყაროში და სისტემის სხვა მოდულებში I/O ხაზების მეშვეობით დაფიდან. პრინციპში, ეს იქნება რადიაციული პრობლემა PCB-სთვის (სურათი 3B).

ნახატები 3A (მარცხნივ) და 3B: პოტენციური EMI/EMC პრობლემები გამოწვეული კრიტიკული და I/O ქსელების სიახლოვით

წესი 2: გამოვლენილი კრიტიკული კვალის სიგრძე

მოკლე ტალღის სიგრძის მაღალსიჩქარიანი PCBS (& GT; 100 MHz), ნებისმიერი კრიტიკული ქსელის ელექტრული სიგრძე (იხ. სურათი 4a) საკმარისია იმისათვის, რომ ის გახდეს გამოსხივების ეფექტური წყარო, განსაკუთრებით ზედა ან ქვედა ფენების ზემოქმედებისას. ეს არასასურველი გამოსხივება შეიძლება დაერთოს ნებისმიერ მიმდებარე კაბელს, თუნდაც კაბელთან ახლოს მდებარე მოწყობილობის კაბელთან. ჩვენ გირჩევთ კრიტიკული ქსელის დამარხვას PCB-ის შიდა ფენის მყარ სიბრტყეებს შორის, როგორც ეს ნაჩვენებია სურათზე 4b. ეს ხელს უწყობს ველის დალუქვას ხაზისგან და თავიდან აიცილებს რაიმე გაუთვალისწინებელ შეერთებას ჯვარედინი ან EMI სახით. თუ ეს კრიტიკული ქსელები უნდა იყოს გამოფენილი გარე ფენაში, დაუცველი ნაწილის სიგრძე უნდა იყოს რაც შეიძლება მცირე. ეს იმის გამო ხდება, რომ რაც უფრო მოკლეა ღია მავთულის სიგრძე, მით უფრო ნაკლებ გამოსხივებას ასხივებენ ისინი, რადგან თუ ისინი ელექტროენერგიით პატარა იქნებოდა, ისინი არაეფექტური ანტენები იქნებოდნენ.

ლეღვი. 4A (მარცხნივ) და B: დაუცველი ან დახურული კრიტიკული ქსელების დიაგრამები თვითმფრინავებს შორის

წესი 3: კრიტიკული სხვაობის ქსელის დამთხვევა

თეორიულად, დიფერენციალური წყვილები გადასცემენ თანაბარი ზომის, მაგრამ საპირისპირო პოლარობის სიგნალებს, რადგან მათ მიერ წარმოებული EMI არღვევს ერთმანეთს ან უმნიშვნელოა. თუმცა, ეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში მუშაობს, თუ წყვილში ხაზები ერთნაირი სიგრძისა და რაც შეიძლება სიმეტრიულად ახლოსაა ერთმანეთთან. რომელიმე მათგანის დარღვევამ შეიძლება გამოიწვიოს საერთო რეჟიმის ხმაური და EMI პრობლემები. ეს დიდ შეშფოთებას იწვევს, განსაკუთრებით დიფერენციალური ქსელებისთვის, რომლებიც ატარებენ მაღალი სიხშირის კრიტიკულ სიგნალებს, რადგან EMI ზრდის გადატანილი სიგნალების სიხშირეს. სურათი 5 გვიჩვენებს გაყვანილობის რამდენიმე მაგალითს კრიტიკული სხვაობის წყვილების სწორი/არასწორი გზა IC პაკეტსა და გასასვლელ წერტილებს (შემერთებლებს) მიკროსქემის დაფაზე.

სურათი 5: დაბრუნების მიმდინარე გზა საცნობარო სიბრტყეში გაყოფით

კრიტიკული განსხვავების ქსელის შესატყვისი: სიმულაცია და კავშირი რეალურ ტესტის მოთხოვნებთან

PCB მაგალითში 6A და 6b ნახატებში გვაქვს მარტივი შემთხვევა, როდესაც დიფერენციალური წყვილები მიმაგრებულია PCB-ზე ორი განსხვავებული გზით: სიმეტრიული და ასიმეტრიული. ორივე შემთხვევაში, SIwave-ში, ისინი აღგზნებულია ერთ ბოლოზე დიფერენციალური ძაბვის წყაროთი და მეორე ბოლოზე დაკავშირებულია დატვირთვით.

ფიგურები 6A (მარცხნივ) და B: დიფერენციალური წყვილების მაგალითები PCB-ზე გაყვანილობისთვის

ჩვენ ვაწარმოებთ ახლო ველზე ანალიზს ორივე შემთხვევაში. PCBS-ში დიფერენციალური წყვილის სიმეტრიული გაყვანილობის მქონე, ახლო ველის დონე უფრო დაბალია, ვიდრე მათი ასიმეტრიული გაყვანილობა, როგორც ნაჩვენებია ნახ. 7A და 7b.

ლეღვი. 7a (მარცხნივ) და B: ახლო ველი @ 597.45 MHz სიმეტრიული და ასიმეტრიული სხვაობის წყვილი ქსელებით

დავუშვათ, ჩვენ გვინდა შევამოწმოთ PCB EMI/EMC რეგულაციების AIS 004 (ინდოეთში) ან UNECE R10 (ევროპაში) რადიაციული ემისიის მოთხოვნების შესაბამისად. სურათი 8 გვიჩვენებს სიმულირებული შორეული ველის შედარებით ანალიზს PCB-დან 1 მ მანძილზე 30 MHz -- 1 GHz სიხშირის დიაპაზონში. გაითვალისწინეთ, რომ ასიმეტრიული სხვაობის წყვილების შემთხვევა ზრდის ემისიის დონეს დაახლოებით 8-დან 10 დბ-მდე და ასევე იწვევს შეუსაბამობას 563.50 MHz და უფრო მაღალ სიხშირეებთან.

სურათი 8: 1 მ რადიაციის შედარება

SIwave-ის სიმულაცია PCB დონეზე იძლევა EMI-ის ასეთი პრობლემების ადრეულ იდენტიფიკაციას, რაც ხელს შეუწყობს PCBS-ის ოპტიმიზაციას, სანამ ისინი შექმნილია ფიზიკური ტესტირებისთვის და კიდევ უფრო მაღალი დონის სიმულაციებისთვის.

უარი პასუხისმგებლობაზე: ეს სტატია დაბეჭდილია "ელექტრონული ტყიდან", ეს სტატია წარმოადგენს მხოლოდ ავტორის პირად შეხედულებებს, არ წარმოადგენს Sakwei-ს და ინდუსტრიის შეხედულებებს, მხოლოდ რეპროდუცირებული და გაზიარებულია, მხარს უჭერს ინტელექტუალური საკუთრების უფლებების დაცვას, გთხოვთ მიუთითოთ ორიგინალური წყარო და ავტორი, თუ არის დარღვევა, გთხოვთ დაგვიკავშირდეთ წასაშლელად.