Hoe overspraak in PCB-ontwerp te verminderen?
Overspraak is onbedoelde elektromagnetische koppeling tussen sporen aan printplaat. Deze koppeling kan ertoe leiden dat de signaalpulsen van een spoor de signaalintegriteit van een ander spoor overschrijden, zelfs als ze niet in fysiek contact staan. Dit gebeurt wanneer de afstand tussen parallelle sporen klein is. Hoewel de sporen voor fabricagedoeleinden op een minimale afstand kunnen worden gehouden, zijn ze mogelijk niet voldoende voor elektromagnetische doeleinden.

Beschouw twee sporen die evenwijdig aan elkaar zijn. Als het differentiële signaal in één spoor een grotere amplitude heeft dan het andere spoor, kan dit het andere spoor positief beïnvloeden. Dan zal het signaal in het traject van het ‘slachtoffer’ de kenmerken van het traject van de agressor gaan nabootsen, in plaats van zijn eigen signaal af te geven. Wanneer dit gebeurt, treedt overspraak op.

Overspraak wordt over het algemeen geacht op te treden tussen twee parallelle sporen naast elkaar op dezelfde laag. Het is echter waarschijnlijker dat overspraak optreedt tussen twee parallelle sporen die naast elkaar liggen op aangrenzende lagen. Dit wordt broadside-koppeling genoemd en is waarschijnlijker omdat twee aangrenzende signaallagen worden gescheiden door een zeer kleine hoeveelheid kerndikte. De dikte kan 4 mil (0.1 mm) zijn, soms minder dan de afstand tussen twee sporen op dezelfde laag.

De spoorafstand om overspraak te elimineren is meestal groter dan de conventionele vereisten voor spoorafstand

Elimineer de mogelijkheid van overspraak in het ontwerp
Gelukkig ben je niet overgeleverd aan overspraak. Door de printplaat zo te ontwerpen dat overspraak tot een minimum wordt beperkt, kunt u deze problemen vermijden. Hieronder volgen enkele ontwerptechnieken die u kunnen helpen de mogelijkheid van overspraak op de printplaat te elimineren:

Houd zoveel mogelijk afstand tussen het differentiële paar en andere signaalroutering. De vuistregel is gap = 3 keer de spoorbreedte.

Houd het grootst mogelijke verschil tussen klokroutering en andere signaalroutering. Dezelfde opening = 3 keer de vuistregel voor spoorbreedte geldt ook hier.

Houd zoveel mogelijk afstand tussen verschillende differentiële paren. De vuistregel is hier iets groter, opening = 5 keer de breedte van het spoor.

Asynchrone signalen (zoals RESET, INTERRUPT, enz.) moeten ver van de bus verwijderd zijn en signalen met hoge snelheid hebben. Ze kunnen naast de aan- of uit- of powerup-signalen worden gerouteerd, omdat deze signalen zelden worden gebruikt tijdens de normale werking van de printplaat.

Ervoor zorgen dat twee aangrenzende signaallagen elkaar afwisselen in de printplaatstapel, zal de horizontale en verticale routeringsrichtingen afwisselen. Dit verkleint de mogelijkheid van broadside-koppeling, omdat de sporen niet parallel boven elkaar mogen lopen.

Een betere manier om potentiële overspraak tussen twee aangrenzende signaallagen te verminderen, is door de lagen te scheiden van de grondvlaklaag ertussen in een microstripconfiguratie. Het grondvlak vergroot niet alleen de afstand tussen de twee signaallagen, het zorgt ook voor het benodigde retourpad voor de signaallaag.

Uw PCB-ontwerptools en toepassingen van derden kunnen u helpen overspraak te elimineren

Hoe uw ontwerpsoftware u kan helpen overspraak in high-speed PCB-ontwerp te elimineren
De PCB-ontwerptool heeft veel ingebouwde functies die u kunnen helpen overspraak in uw ontwerp te voorkomen. Door routeringsrichtingen op te geven en microstripstapels te maken, helpen de bordlaagregels u om broadside-koppeling te voorkomen. Met netwerkregels kunt u grotere volgintervallen toewijzen aan groepen netwerken die gevoeliger zijn voor overspraak. Differentiële paarrouters routeren differentiële paren als echte paren in plaats van ze afzonderlijk te routeren. Hierdoor blijft de vereiste afstand tussen de differentiële paarsporen en andere netwerken behouden om overspraak te voorkomen.

Naast de ingebouwde functies van PCB-ontwerpsoftware, zijn er andere hulpmiddelen die u kunnen helpen overspraak in high-speed PCB-ontwerp te elimineren. Er zijn verschillende overspraakcalculators om u te helpen bij het bepalen van de juiste spoorbreedte en afstand voor routering. Er is ook een signaalintegriteitsimulator om te analyseren of uw ontwerp mogelijke overspraakproblemen heeft.

Als dit wordt toegestaan, kan overspraak een groot probleem zijn op printplaten. Nu u weet waar u op moet letten, bent u klaar om overspraak te voorkomen. De ontwerptechnieken die we hier bespreken en de functies van PCB-ontwerpsoftware helpen u bij het maken van overspraakvrije ontwerpen.