Come ridurre la diafonia nella progettazione PCB?
La diafonia è un accoppiamento elettromagnetico non intenzionale tra le tracce su circuito stampato. Questo accoppiamento può far sì che gli impulsi di segnale di una traccia superino l’integrità del segnale di un’altra traccia, anche se non sono in contatto fisico. Ciò accade quando la distanza tra le tracce parallele è ridotta. Anche se le tracce possono essere mantenute a una distanza minima per scopi di fabbricazione, potrebbero non essere sufficienti per scopi elettromagnetici.

Considera due tracce parallele tra loro. Se il segnale differenziale in una traccia ha un’ampiezza maggiore rispetto all’altra traccia, può influenzare positivamente l’altra traccia. Quindi, il segnale nella traiettoria della “vittima” inizierà a imitare le caratteristiche della traiettoria dell’aggressore, invece di condurre il proprio segnale. Quando ciò accade, si verificherà il crosstalk.

Generalmente si ritiene che la diafonia si verifichi tra due tracce parallele adiacenti l’una all’altra sullo stesso strato. Tuttavia, è più probabile che si verifichi diafonia tra due tracce parallele adiacenti l’una all’altra su livelli adiacenti. Questo è chiamato accoppiamento laterale ed è più probabile che si verifichi perché due strati di segnale adiacenti sono separati da una quantità molto piccola di spessore del nucleo. Lo spessore può essere di 4 mil (0.1 mm), a volte inferiore alla spaziatura tra due tracce sullo stesso strato.

La spaziatura delle tracce per eliminare la diafonia è solitamente maggiore dei requisiti di spaziatura delle tracce convenzionali

Elimina la possibilità di diafonia nel design
Fortunatamente, non sei alla mercé del crosstalk. Progettando il circuito stampato per ridurre al minimo la diafonia, è possibile evitare questi problemi. Di seguito sono riportate alcune tecniche di progettazione che possono aiutare a eliminare la possibilità di diafonia sulla scheda di circuito:

Mantenere la massima distanza possibile tra la coppia differenziale e l’altro percorso del segnale. La regola empirica è gap = 3 volte la larghezza della traccia.

Mantieni la massima differenza possibile tra il routing del clock e l’altro routing del segnale. Lo stesso spazio = 3 volte la regola empirica per la larghezza della traccia si applica anche qui.

Mantenere la maggiore distanza possibile tra le diverse coppie differenziali. La regola empirica qui è leggermente più grande, distanza = 5 volte la larghezza della traccia.

I segnali asincroni (come RESET, INTERRUPT, ecc.) dovrebbero essere lontani dal bus e avere segnali ad alta velocità. Possono essere instradati accanto ai segnali di accensione, spegnimento o accensione, poiché questi segnali vengono utilizzati raramente durante il normale funzionamento della scheda.

Garantire che due strati di segnale adiacenti si alternino l’uno con l’altro nella pila dei circuiti stampati alternerà le direzioni di instradamento orizzontale e verticale. Ciò ridurrà la possibilità di accoppiamento laterale, poiché le tracce non possono estendersi parallelamente l’una sull’altra.

Un modo migliore per ridurre la diafonia potenziale tra due strati di segnale adiacenti consiste nel separare gli strati dallo strato del piano di massa tra di loro in una configurazione a microstriscia. Il piano di massa non solo aumenterà la distanza tra i due strati di segnale, ma fornirà anche il percorso di ritorno richiesto per lo strato di segnale.

I tuoi strumenti di progettazione PCB e le applicazioni di terze parti possono aiutarti a eliminare la diafonia

In che modo il tuo software di progettazione può aiutarti a eliminare la diafonia nella progettazione PCB ad alta velocità
Lo strumento di progettazione PCB ha molte funzionalità integrate che possono aiutarti a evitare la diafonia nel tuo progetto. Specificando le direzioni di instradamento e creando stack di microstriscia, le regole del livello della scheda ti aiuteranno a evitare l’accoppiamento laterale. Utilizzando le regole del tipo di rete, sarai in grado di assegnare intervalli di tracciamento più grandi a gruppi di reti più suscettibili al crosstalk. I router a coppie differenziali instradano le coppie differenziali come coppie reali invece di instradarle individualmente. Ciò manterrà la spaziatura richiesta tra le tracce delle coppie differenziali e altre reti per evitare la diafonia.

Oltre alle funzioni integrate del software di progettazione PCB, esistono altri strumenti che possono aiutarti a eliminare la diafonia nella progettazione PCB ad alta velocità. Esistono diversi calcolatori di diafonia per aiutarti a determinare la corretta larghezza e spaziatura della traccia per il routing. C’è anche un simulatore di integrità del segnale per analizzare se il tuo progetto ha potenziali problemi di diafonia.

Se consentito, il crosstalk può essere un grosso problema sui circuiti stampati. Ora che sai cosa cercare, sarai pronto per evitare che si verifichi il crosstalk. Le tecniche di progettazione di cui discutiamo qui e le funzionalità del software di progettazione PCB ti aiuteranno a creare progetti senza diafonia.