Ylikuulumisen päälähde on oletettavasti kapasitiivinen kytkentä jälkien välillä (vaikka katso analogisen järjestelmän vastausta induktiivisen kytkennän analyysiin). Oletetaan, että meillä on pari jälkiä 0,1 mm: n etäisyydellä toisistaan ​​(mikä on suunnilleen lähinnä, jonka löydät tavallisesta piirilevystä) ja paksuus 35 μm (ts. 1 oz kuparia). Tämä laskin väittää, että tuloksena oleva kapasitanssi on noin 1,2 pF 10 cm: n juovassa.

Oletetaan, että suoritat SPI-väylän taajuudella 24 MHz. Tällä taajuudella kondensaattorin impedanssi on \ $ \ frac {1} {2 \ pi \ cdot f \ cdot C} \ noin 5,5 ~ teksti {k} \ Omega \ $. Neliöaallolla on kuitenkin yliaaltoja, perustaajuuden kerrannaisia. Ihanteellisella neliöaallolla on vain parittomat harmoniset yliaallot, ja se voidaan esittää muodossa $$ \ sum_ {k = 1} ^ \ infty \ frac {1} {2k-1} \ sin \ big ((2k-1) \ cdot \ omega t \ big) $$ Käytännössä voit saada kunnollisen neliöaallon vain viidennen yliaallon kautta, $$ \ sin (\ omega t) + \ frac {1} {3} \ sin (3 \ omega t) + \ frac {1} {5} \ sin (5 \ omega t) $$ Suuremmilla taajuuksilla kondensaattorin impedanssi on suhteellisesti pienempi, mutta myös näiden harmonisten jännite on suhteellisesti pienempi, joten kukin sinimuotoinen vaikuttaa noin yhtä paljon ylikuulumiseen.

Vertaa kondensaattorin impedanssia perustaajuudella mikro-ohjaimen GPIO-nastan noin 50 Ω: n lähtöimpedanssiin, ja voimme nähdä, että vaimennus on noin kerroin 110. Perustavan, kolmannen ja viidennen harmonisen ylikuuluminen on noin kerroin noin 36 signaalin alapuolella.

Jotta voisimme tehdä likiarvon, että välitämme vain viidennestä harmonisesta ja sen alapuolelta, meidän on varmistettava, että signaali on kaistanleveysrajoitettu, mikä vaatii alipäästösuodatusta.Jälkien ja syöttötapin ominaiskapasitanssi on ehkä 12 pF, joka 50 Ω: n ohjaimen impedanssilla muodostaa alipäästösuodattimen, jonka taajuus on -3db \ $ \ frac {1} {2 \ pi \ cdot R \ cdot C}\ noin 265 ~ \ teksti {MHz} \ $.Tämä on vähän korkea leikkaamaan 168 MHz: n seitsemäs harmoninen, joten voit lisätä hiukan enemmän vastusta tai kapasitanssia jäljitykseen, jos ylikuulumisesta tulee ongelma, vaikka olisin yllättynyt, jos se tapahtuu näillä taajuuksilla ja etäisyyksillä./ p>

[muokkaa: pienennetty etäisyys 0,1 metristä 0,0015 metriin (1/16 tuumaa); ylikuuluminen nousi 0,06 voltista 4 volttiin] Tarkastellaan pahimman tapauksen magneettikytkentää. Käytä suorakaapelista lähetintä ja kytke vierekkäiseen langan yli-tasovastaanottimeen, jossa pituus \ $ \ cdot \ $ korkeus määrittää silmukan alueen.

$$ V_ {induce} = L \ cdot \ frac {di} {dt} \\ L = \ mu N ^ 2 \ cdot \ frac {A} {l} = \ mu_0 \ mu_r \ frac {Area} {2 \ pi \ cdot Distance} \\ \ Rightarrow V_ {induce} = \ mu_0 \ mu_r \ cdot \ frac {Area} {2 \ pi \ cdot Distance} \ cdot \ frac {di} {dt} $$

Oletetaan 0,1 metrin juoksu ja 1,5 mm (1/16 tuuman) korkeus. [muokkaa: Oletetaan, että hyökkääjän ja uhrin väli on 1,5 mm.]

W Mikä on \ $ di / dt \ $?

Oletetaan 100 pF: n kuormitus (useita IC: itä yhdessä SPI-kellossa tai tietolinjassa). Oletetaan lisäksi 1 ns: n kaltevuus, kun \ $ i = C \ cdot dV_C / dt \ $, huippu \ $ i \ $ on 100mA = 0,1A, nouseen puoleen reuna-ajasta eli 0,5 ns. Siten \ $ di / dt = 0,2 A / ns \ $.

W Mikä on indusoitu jännite?

Kun \ $ \ mu_0 = 4 \ pi 10 ^ {- 7} \ $, \ $ \ pi \ $ peruutetaan ja poistutaan

$$ \ aloita {tasaa} V_ {indusoi} & = \ mu_0 \ mu_r \ cdot \ frac {Area} {2 \ pi \ cdot Distance} \ cdot \ frac {di} {dt} \\ & = 2 \ cdot 10 ^ {- 7} \ cdot \ frac {Area} {Etäisyys} \ cdot \ frac {0.2A} {ns} \\ & = 2 \ cdot 10 ^ {- 7} \ cdot \ frac {0.1 \ cdot 0.0015} {0.0015} \ cdot 0.2 \ cdot 10 ^ 9 \\ & = 2 \ cdot 10 ^ {- 7} \ cdot 0.1 \ cdot 0.2 \ cdot 10 ^ 9 \\ & = 10 \ cdot 0,4 \\ & = 4 volttia \ end {tasaa} $$

Yhteenveto: raskaat kapasitiiviset kuormitukset aiheuttavat suuria ohimeneviä virtauksia aiheuttaen suuria ylikuulumista

Jos Googlessa "pcb design crosstalk", saat paljon tuloksia.

Joka tapauksessa joitain sääntöjä, joita sinun tulisi noudattaa:

• Pidä jäljet mahdollisimman lyhyinä ja samanpituisina
• Vältä kääntymiä (90 °, 45 ° jyrsintä tai filee) ja piirejä, jos mahdollista
• Pidä vähintään kaksinkertainen vaadittu jälkileveys ylikuulumispotentiaalijälkien välillä.
• Maatason sijoittaminen jälkien väliin (suojaamiseksi) voi myös parantaa suorituskykyä (Pidä maataso mahdollisimman lähellä jälkeä)