Перейти к содержанию

Перекрёстные помехи (crosstalk)

Две дорожки, идущие рядом, связаны через ёмкость и взаимную индуктивность: быстрый сигнал на одной наводит импульсы на другой. Это перекрёстные помехи, и их величину почти целиком определяет разводка.

Обновлено Редакция GAW

Перекрёстные помехи (crosstalk) — наводка сигнала одной цепи на другую через электромагнитное поле. Дорожку с сигналом называют агрессором, соседнюю, на которую наводится помеха, — жертвой. Связь между ними двух видов:

СвязьЧто происходит по SZZA009
Ёмкостнаяфронт на агрессоре даёт на жертве фронт того же знака
Индуктивнаянапряжение на жертве меняется в противоположную сторону

По руководству TI SZZA009 чаще встречается ёмкостная. Величина помехи пропорциональна длине участка, на котором дорожки идут рядом, частоте и размаху сигнала на агрессоре и сопротивлению жертвы, и обратно пропорциональна расстоянию между ними. SCAA082A добавляет, что помеха бывает прямой — идёт в ту же сторону, что сигнал, и растёт с длиной и скоростью фронта — и обратной, которая зависит только от амплитуды.

Слои влияют сильно. В полосковой линии между двумя плоскостями ёмкостная и индуктивная составляющие компенсируют друг друга, а в микрополоске на наружном слое индуктивная преобладает — поэтому, по SCAA082A, микрополоски дают заметные помехи, а полосковые линии почти не дают.

Меры из руководств TI:

  • зазор между соседними дорожками — не меньше двух ширин дорожки, лучше две-три;
  • на соседних слоях дорожки — под прямым углом;
  • под чувствительной дорожкой — обратный проводник или плоскость земли: это снижает сопротивление жертвы и площадь петли;
  • шумные дорожки — отдельно от остальных, не по краю платы, группой в окружении земли;
  • ничего постороннего ближе 1 дюйма (25 мм) к кварцевому резонатору — по SZZA009 с ним связана большая часть таких проблем.

Дифференциальная передача превращает наводку в синфазную помеху, которую приёмник подавляет. Расположение слоёв, при котором сигналы идут между плоскостями, — в статье «Слои печатной платы».

Частые вопросы

От чего зависят перекрёстные помехи?

По руководству TI SZZA009 величина помехи пропорциональна длине участка, на котором дорожки идут рядом, частоте и размаху сигнала на источнике и сопротивлению цепи-жертвы, и обратно пропорциональна расстоянию между дорожками. Поэтому помогают зазор, короткие параллельные участки и низкое сопротивление жертвы — например, обратный проводник земли под ней.

Какой зазор нужен между дорожками?

TI в руководстве SCAA082A советует держать соседние дорожки на расстоянии не меньше двух ширин дорожки, а в разделе о практических правилах — примерно две-три ширины. На соседних слоях дорожки лучше вести под прямым углом друг к другу.

Почему помехи часто связаны с кварцем?

Кварцевый генератор — постоянный источник быстрых сигналов, и по руководству TI SZZA009 большинство проблем с перекрёстными помехами возникает, когда цепь-жертва проходит слишком близко к нему. TI советует не размещать посторонние детали ближе 1 дюйма (25 мм) к кварцу.

Источники

  1. Texas Instruments. High-Speed Layout Guidelines (SCAA082A, revised August 2017) — разд. 1.4 — агрессор и жертва, ёмкостная и индуктивная связь; в полосковой линии прямые и обратные токи компенсируются, в микрополоске преобладает индуктивная; зазор не меньше двух ширин дорожки; прямая помеха растёт с длиной и скоростью фронта, обратная зависит от амплитуды; разд. 2.5 — зазор 2–3 ширины, на соседних слоях дорожки под прямым углом; микрополоски — сильные помехи, полосковые линии — почти без помех
  2. Texas Instruments. PCB Design Guidelines For Reduced EMI (SZZA009, November 1999) — разд. 2.4.1 — ёмкостная связь: фронт на источнике даёт фронт того же знака на жертве, индуктивная — противоположного; чаще ёмкостная; помеха пропорциональна длине параллельного участка, частоте, размаху сигнала и сопротивлению жертвы и обратно пропорциональна расстоянию; меры: шумные дорожки — отдельно, под жертвой — обратный проводник земли, шумные дорожки не по краю платы, группировать их в окружении земли; ничего постороннего ближе 1 дюйма к кварцу

Нашли ошибку?

Смотрите также