Trong quá trình học thiết kế PCB tốc độ cao, nhiễu xuyên âm là một khái niệm quan trọng cần phải nắm vững. Đây là con đường chính để lan truyền nhiễu điện từ. Các đường tín hiệu không đồng bộ, đường điều khiển và cổng I\O được định tuyến. Nhiễu xuyên âm có thể gây ra các chức năng bất thường của mạch hoặc linh kiện.
Nhiễu xuyên âm
Đề cập đến nhiễu nhiễu điện áp không mong muốn của các đường truyền lân cận do ghép điện từ khi tín hiệu truyền trên đường truyền. Sự can thiệp này được gây ra bởi độ tự cảm lẫn nhau và điện dung lẫn nhau giữa các đường dây truyền tải. Các thông số của lớp PCB, khoảng cách đường tín hiệu, đặc tính điện của đầu truyền động và đầu nhận và phương pháp kết cuối đường dây đều có tác động nhất định đến nhiễu xuyên âm.
Các biện pháp chính để khắc phục nhiễu xuyên âm là:
Tăng khoảng cách của dây song song và tuân theo quy tắc 3W;
Chèn một dây cách ly nối đất giữa các dây song song;
Giảm khoảng cách giữa lớp dây và mặt phẳng đất.
Để giảm nhiễu xuyên âm giữa các dòng, khoảng cách giữa các dòng phải đủ lớn. Khi khoảng cách giữa các đường không nhỏ hơn 3 lần chiều rộng đường, 70% điện trường có thể được giữ mà không có sự can thiệp lẫn nhau, được gọi là quy tắc 3W. Nếu bạn muốn đạt được 98% điện trường mà không ảnh hưởng lẫn nhau, bạn có thể sử dụng khoảng cách 10W.
Lưu ý: Trong thiết kế PCB thực tế, quy tắc 3W không thể đáp ứng đầy đủ các yêu cầu về tránh nhiễu xuyên âm.
Các cách để tránh nhiễu xuyên âm trong PCB
Để tránh nhiễu xuyên âm trong PCB, các kỹ sư có thể xem xét từ các khía cạnh của thiết kế và bố trí PCB, chẳng hạn như:
1. Phân loại loạt thiết bị logic theo chức năng và giữ cho cấu trúc bus được kiểm soát chặt chẽ.
2. Giảm thiểu khoảng cách vật lý giữa các thành phần.
3. Các đường tín hiệu và linh kiện tốc độ cao (như bộ dao động tinh thể) phải cách xa giao diện kết nối I/() và các khu vực khác dễ bị nhiễu và ghép dữ liệu.
4. Cung cấp thiết bị đầu cuối chính xác cho đường dây tốc độ cao.
5. Tránh các dấu vết ở khoảng cách xa song song với nhau và cung cấp khoảng cách vừa đủ giữa các dấu vết để giảm thiểu sự ghép nối cảm ứng.
6. Hệ thống dây điện trên các lớp liền kề (microstrip hoặc Stripline) phải vuông góc với nhau để ngăn chặn sự ghép điện dung giữa các lớp.
7. Giảm khoảng cách giữa tín hiệu và mặt phẳng mặt đất.
8. Phân đoạn và cách ly các nguồn phát ra tiếng ồn cao (đồng hồ, I/O, kết nối tốc độ cao) và các tín hiệu khác nhau được phân bổ ở các lớp khác nhau.
9. Tăng khoảng cách giữa các đường tín hiệu càng nhiều càng tốt, điều này có thể làm giảm nhiễu xuyên âm điện dung một cách hiệu quả.
10. Giảm độ tự cảm của dây dẫn, tránh sử dụng tải trở kháng rất cao và tải trở kháng rất thấp trong mạch, đồng thời cố gắng ổn định trở kháng tải của mạch analog giữa loQ và lokQ. Vì tải trở kháng cao sẽ làm tăng nhiễu xuyên âm điện dung, nên khi sử dụng tải trở kháng rất cao, do điện áp hoạt động cao hơn nên nhiễu xuyên âm điện dung sẽ tăng lên, còn khi sử dụng tải trở kháng rất thấp, do dòng điện hoạt động lớn, xuyên âm cảm ứng sẽ tăng.
11. Bố trí tín hiệu định kỳ tốc độ cao trên lớp bên trong của PCB.
12. Sử dụng công nghệ kết hợp trở kháng để đảm bảo tính toàn vẹn của tín hiệu chứng chỉ BT và ngăn chặn tình trạng quá tải.
13. Lưu ý đối với các tín hiệu có biên tăng nhanh (tr<3ns) tiến hành xử lý chống nhiễu xuyên âm như quấn đất và bố trí một số đường tín hiệu bị nhiễu bởi EFT1B hoặc ESD và chưa được lọc ở biên PCB .
14. Sử dụng mặt đất càng nhiều càng tốt. Đường tín hiệu sử dụng mặt đất sẽ bị suy giảm 15-20dB so với đường tín hiệu không sử dụng mặt đất.
15. Tín hiệu tần số cao và tín hiệu nhạy được xử lý bằng mặt đất và việc sử dụng công nghệ mặt đất trong bảng đôi sẽ đạt được mức suy giảm 10-15dB.
16. Sử dụng dây cân bằng, dây có vỏ bọc hoặc dây đồng trục.
17. Lọc các đường tín hiệu quấy rối và các đường nhạy cảm.
18. Đặt các lớp và nối dây hợp lý, đặt lớp nối dây và khoảng cách nối dây hợp lý, giảm độ dài của tín hiệu song song, rút ngắn khoảng cách giữa lớp tín hiệu và lớp mặt phẳng, tăng khoảng cách của các đường tín hiệu và giảm độ dài song song đường tín hiệu (trong phạm vi độ dài tới hạn), Các biện pháp này có thể làm giảm nhiễu xuyên âm một cách hiệu quả.