วิธีลด crosstalk ในวงจรอิเล็กทรอนิกส์?

Crosstalk หมายถึงปรากฏการณ์ที่สัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าบนสายสัญญาณโดยไม่ตั้งใจคู่กับสายสัญญาณอื่นที่อยู่ติดกันในวงจรซึ่งจะส่งผลต่อการส่งสัญญาณปกติ Crosstalk อาจทำให้เกิดการบิดเบือนหรือเสียงรบกวนในสัญญาณบนสายสัญญาณที่อยู่ติดกันซึ่งจะส่งผลต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณและการทำงานปกติของวงจร

• ประเภทของ crosstalk

1) crosstalk ใกล้ปลาย (ถัดไป):
crosstalk ใกล้ปลายหมายถึงปรากฏการณ์ crosstalk ที่เกิดขึ้นที่ปลายแหล่งสัญญาณ สัญญาณมีผลต่อสัญญาณบนสายสัญญาณที่อยู่ติดกันผ่านการมีเพศสัมพันธ์แม่เหล็กไฟฟ้าทำให้เกิดเสียงรบกวนใกล้กับพอร์ตแหล่งสัญญาณ

2) Crosstalk ไกล (FEXT):
Crosstalk ปลายสุดหมายถึงปรากฏการณ์ crosstalk ที่เกิดขึ้นเมื่อสิ้นสุดสัญญาณที่ได้รับ สัญญาณเสียงจะปรากฏขึ้นที่พอร์ตที่รับสัญญาณ

• วิธีลด crosstalk

crosstalk ที่อนุญาตสูงสุดคือประมาณ 5% ของการแกว่งสัญญาณ เพื่อลดผลกระทบของ crosstalk ต่อประสิทธิภาพของวงจรสามารถใช้มาตรการต่อไปนี้:

1) เพิ่มระยะห่างระหว่างเส้นทางสัญญาณ
หลักการ: การเพิ่มระยะห่างระหว่างสายสัญญาณ (จาก W เป็น 3W) สามารถลด crosstalk ไกลออกไปได้อย่างมีนัยสำคัญ (ประมาณ 65%)

การแลกเปลี่ยน: ในขณะที่มีประสิทธิภาพวิธีการนี้จะช่วยลดความหนาแน่นของการเชื่อมต่อระหว่างกันส่งผลให้พื้นที่และค่าใช้จ่ายเพิ่มขึ้น

2) ลดความยาวการมีเพศสัมพันธ์
หลักการ: เสียง crosstalk ปลายสุดเป็นสัดส่วนกับความยาวการมีเพศสัมพันธ์ การลดความยาวการมีเพศสัมพันธ์สามารถลดเสียงรบกวนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ตัวอย่างเช่นเมื่อความยาวการมีเพศสัมพันธ์สั้น (เช่น 0. 1ns สอดคล้องกับความยาวของเส้นประมาณ 0. 6 นิ้ว) แอมพลิจูดเสียงรบกวนไกลสามารถลดลงได้อย่างมีนัยสำคัญ

แอปพลิเคชัน: ในบางพื้นที่ที่มีคู่แน่น (เช่นภายใต้ BGA) แม้ว่าการมีเพศสัมพันธ์จะมีความหนาแน่นตราบใดที่ความยาวการมีเพศสัมพันธ์นั้นสั้น แต่ก็สามารถควบคุม crosstalk ไกลออกไปได้

3) เพิ่มวัสดุอิเล็กทริกเหนือสายไฟพื้นผิว
หลักการ: เมื่อความยาวการมีเพศสัมพันธ์ไม่สามารถลดลงวัสดุอิเล็กทริก (เช่นหน้ากากประสานที่หนาขึ้น) สามารถเคลือบได้เหนือสายไฟพื้นผิวเพื่อลดเสียงรบกวน crosstalk

หมายเหตุ: การเพิ่มความหนาของการเคลือบอิเล็กทริกอาจทำให้เกิดการเพิ่มขึ้นของ crosstalk ใกล้ปลายและลดความต้านทานลักษณะของสายส่งดังนั้นปัจจัยเหล่านี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อเพิ่มการเคลือบ

4) เส้นทางสายที่ไวต่อเส้นเป็นเส้นแถบ
หลักการ: โครงสร้าง microstrip มักจะประกอบด้วยแถบตัวนำ, ชั้นอิเล็กทริกและระนาบพื้น เส้น MicroStrip ตั้งอยู่บนชั้นพื้นผิวของ PCB ในขณะที่ striplines ถูกฝังอยู่ในชั้นด้านในของ PCB โครงสร้าง stripline วางสายสัญญาณบนชั้นด้านในของ PCB และห่อด้วยชั้นกราวด์สองชั้นซึ่งสามารถลดเสียงรบกวนจากระยะไกลได้ เนื่องจากสายสัญญาณถูกล้อมรอบด้วยวัสดุอิเล็กทริกที่สม่ำเสมอเอฟเฟกต์การมีเพศสัมพันธ์จึงลดลงอย่างมีนัยสำคัญดังนั้นเสียงรบกวนรอบไกลจึงต่ำกว่า

ข้อดี: โครงสร้าง stripline สามารถให้ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่มั่นคงและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับสายสัญญาณที่ละเอียดอ่อน หากเสียงรบกวนไกลออกไปเป็นปัญหาในการออกแบบของคุณการกำหนดเส้นทาง stripline เป็นทางออกที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพที่สุด

หมายเหตุ: แม้ว่าโครงสร้าง stripline นั้นมีประสิทธิภาพ แต่ในทางปฏิบัติความสม่ำเสมอของวัสดุอิเล็กทริกนั้นยากที่จะบรรลุ โดยทั่วไปแล้ววัสดุอิเล็กทริกจะเป็นการรวมกันของวัสดุหลักและวัสดุ prepreg Prepregs มีเรซินมากขึ้นและโดยทั่วไปจะมีค่าคงที่ไดอิเล็กตริกที่เล็กกว่าสแต็กแกนและความไม่เท่ากันนี้สามารถนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเล็กน้อยในเสียงรบกวนระยะไกล

5) สายไฟป้องกัน
เอฟเฟกต์การแยก: การเดินสายป้องกันช่วยลดการมีเพศสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้าระหว่างสัญญาณโดยการปิดกั้นเส้นทางการแพร่กระจายของสัญญาณรบกวนซึ่งจะช่วยลด crosstalk

ตำแหน่งและความกว้าง: สายป้องกันควรอยู่ใกล้กับสายเหยื่อมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และกว้างที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้เพื่อเพิ่มผลการแยก ในเวลาเดียวกันความกว้างและระยะห่างของสายป้องกันจำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎการออกแบบ PCB

การเชื่อมต่อไฟฟ้า: สายป้องกันมักจะเชื่อมต่อกับระนาบกราวด์หรือจัดขึ้นที่ศักยภาพคงที่เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการป้องกันสูงสุด หากไม่มีสายดินมันจะก่อให้เกิดเกาะและเสริมสร้างเอฟเฟกต์ crosstalk ลิงค์วิดีโอทดลองที่เกี่ยวข้อง

การปราบปรามเสียงรบกวน: สัญญาณแกว่งที่ปลายทั้งสองเมื่อปลายทั้งสองมีสายดิน การเพิ่ม "vias ภาคพื้นดิน" หลายอย่างลงในสายไฟป้องกันสามารถให้จุดพื้นดินหลายจุดหรือจุดอ้างอิงที่เป็นไปได้สำหรับการเดินสายป้องกัน แต่ละผ่านการเชื่อมต่อการเดินสายของ Guard กับระนาบกราวด์ระงับและกระจายแรงดันไฟฟ้าเสียงที่เกิดขึ้นบนสายไฟยาม

6) ใช้สัญญาณที่แตกต่างกัน
การส่งสัญญาณที่แตกต่างกันเป็นเทคโนโลยีการส่งสัญญาณสัญญาณที่ซับซ้อน แต่เชื่อถือได้มากกว่าการส่งสัญญาณแบบปลายเดี่ยว คุณสมบัติที่สำคัญคือการใช้สัญญาณสองเส้นเพื่อส่งสัญญาณของแอมพลิจูดเดียวกัน แต่เฟสตรงข้าม

การเดินสายสัญญาณที่แตกต่างกันสามารถลดสัญญาณรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากสัญญาณสัญญาณทั้งสองในคู่ที่แตกต่างกันจะสร้างสนามแม่เหล็กไฟฟ้าตรงข้ามและยกเลิกสัญญาณรบกวนของกันและกัน

7) การควบคุมความยาวของการติดตาม
ลดความยาวของสายสัญญาณและเส้นขนานเพื่อลดผลกระทบของ crosstalk

8) สายไฟหลายชั้น
ผ่านการออกแบบ PCB หลายชั้นสามารถวางสายสัญญาณสำคัญในระดับที่แตกต่างกันเพื่อลดการมีเพศสัมพันธ์ร่วมกันระหว่างสัญญาณ