Möglichkeiten zur Bestimmung der ungefähren Größe des Übersprechens zwischen PCB-Schichten

Gibt es grundlegende Methoden zur Berechnung des Übersprechens zwischen verschiedenen Schichten in einer mehrschichtigen Leiterplatte? Mir geht es nicht um etwas Genaues, nur um das Ausmaß des Problems zu erfassen.

Die Situation, die ich zu lösen versuche, ist in einer platzbeschränkten 4-Schicht-Leiterplatte mit einer Stapelung von Signal-Masse-Strom-Signal, auf meiner unteren Schicht habe ich eine Reihe von differentiellen +/- 10-V-Signalen mit einer maximalen Frequenz von 1 kHz. Auf der Leistungsschicht über diesen Spuren habe ich eine Leistungsspur mit einem Strom, der zwischen 0-200 mA variiert, mit einer minimalen Anstiegszeit von ungefähr 0,1 ms, die Spur für den Rückstrom ist direkt daneben.

Angenommen, ich kann meine Leiterplatte nicht anders routen, wie kann ich ein Gefühl dafür bekommen, welche Auswirkungen ein Schritt in meinem Strom auf meine Signale haben kann?

Andere Daten

Signalausgangsimpedanz <100 Ohm

  • Signaleingangsimpedanz ca. 10 kOhm
  • Signalspurbreite 12mil, Spurabstand 12mil
  • Leiterbahnbreite 40 mil, Abstand 20 mil
  • Kupfergewicht 1oz
  • Außenebenenabstand 0,2 mm
  • Innerer Ebenenabstand 1,2 mm
  • Länge Parallellauf 75mm
Schauen Sie sich das PCB Toolkit von Saturn PCB Design Inc. an.
Warum bin ich noch nie auf dieses Tool gestoßen, es sieht ziemlich cool aus, irgendwelche Empfehlungen, wie ich es für meinen Stackup zum Laufen bringen kann, der effektiv zwei Signale über einer Grundebene ist.
Wollen Sie damit sagen, dass Sie ein stromführendes Paar auf der „Power“-Innenschicht und ein Signal-Diff-Paar auf der unteren Schicht haben und beide 75 mm lang parallel zueinander laufen? Aber was ist die seitliche Trennung zwischen ihnen?
Ich weiß, dass es schlecht ist, deshalb versuche ich, dies im Vergleich zu laufenden Drähten zu bewerten.
Ich empfehle Hyperlynx SI, obwohl es eine sehr teure Software ist, gibt es eine Testversion. mentor.com/pcb/hyperlynx/signal-integrity
Hier ist ein Screenshot der Ausgabe von Hyperlynx: s13.postimg.org/hatkk8jqv/hyperlynx.png . Die "Schleifen" zeigen die Wirkung des em-Feldes, das von jeder Spur ausgeht, auf umgebende Spuren. Um Übersprechen insgesamt zu vermeiden, sollten diese "Schleifen" keine anderen umgebenden Spuren/Paare berühren: s17.postimg.org/i6zz7rzu7/hyperlynx2.png

Antworten (1)

Wie @derstrom8 vorgeschlagen hat, gibt es dafür bessere Tools, die jedoch tendenziell teuer und auf Profis ausgerichtet sind. Ich erinnere mich vage, dass es irgendwo ein FOSS Field-Solver-Tool gibt, aber ich kann mich nicht erinnern. Aber wenn ich Ihre PCB-Stack-up-Zahlen richtig interpretiere, können Sie Ihre Situation möglicherweise mit dem von mir erwähnten Saturn-Tool annähern:

Saturn PCB-Toolkit

Wenn Sie den 'Stripline'-Modus einstellen, in dem Sie das Übersprechen von 2 Spuren berechnen, die in 2 Ebenen eingebettet sind, und dann den Abstand der unteren Ebene effektiv auf unendlich (500 mm) einstellen, da dies in diesem Szenario nicht vorhanden ist, dann stellen Sie ein H1 auf die Lücke zwischen Ihren 2 inneren Ebenen (wobei die untere Ebene Ihre Kraftspur auf der inneren Unterseite ist, richtig?) Und H2 auf die Lücke zwischen unterer Schicht und unterer Ebene (was Sie beschreiben, klingt wie eine typische 4 -Schichtstapel), sehe ich -84 dB oder 1,25 mV.

Vielleicht können Sie mit dieser groben Vorstellung Ihre Eingangsimpedanz und Ihr Wissen über das breitere System nutzen, um herauszufinden, wie wichtig dies sein kann oder nicht.

Wie kann ich diese eingekoppelte Spannung auf eine Eingangsimpedanz beziehen, was wäre die Impedanz der Kopplung besser. Ich nehme an, je höher die Eingangsimpedanz, desto mehr Wirkung wird sie haben.
Warte mal - meine Antwort ist überhaupt nicht richtig! Ich habe Ihre +/- 10 V mit dem verwechselt, was das Netzteil tut, aber das ist nur Ihr Signalhub. Ihr Netzteil schaltet also 0-200 mA, aber wie hoch ist seine Spannung?
Diese speziellen Spuren stammen von einem Stromregler, der ein Signal irgendwo zwischen 0-200 mA bis maximal 15 V ansteuert. Obwohl es sich technisch gesehen nicht um eine Stromschiene handelt, sollte es von meinen Signalschichten getrennt werden.
15 V - ok, das unterscheidet sich also nicht wesentlich von den 20 V, die ich basierend auf Ihren +/- 10 V sowieso eingegeben habe, sodass das Ergebnis nicht sehr unterschiedlich sein wird, 0,94 mV.
Übersprechen ist also immer eine bestimmte induzierte Spannung, aus irgendeinem Grund dachte ich daran, dass eine bestimmte Menge an Leistung in die benachbarte Leitung eingespeist wird, die sich dann über die Impedanz in bestimmte Spannungen übersetzt.
Ich denke, du siehst das Ohmsche Gesetz einfach falsch herum :). Die auf dem benachbarten Leiter induzierte Spannung lässt einen bestimmten Strom fließen (zusätzlich oder weniger, das ist nur Polarität) - wie viel Strom hängt vom Widerstand / der Impedanz des Stromkreises ab, auf dem er sich befindet, und von dort: V x I = P .
Das habe ich gefragt, also ist das Übersprechen eine feste Spannung, keine feste Energiemenge.
Ich denke, es ist weder noch. Die Analogie wäre eher so, als ob die Störung von einem Verstärker mit einer nicht vernachlässigbaren Ausgangsimpedanz stammt; es versucht, eine bestimmte Spannung zu behaupten; Wenn die Zielspur jedoch eine niedrige Impedanz hat, können Sie keine hohe Spannung geltend machen. Auch die Energie ist nicht vorgegeben, denn die Intensität der Welle hängt von der Kopplung ab. Der Punkt ist: Die Tools (Simulatoren) ermitteln die tatsächlichen Parameter; Sobald Sie diese haben, spielt es keine Rolle, von welcher Seite Sie das Ohmsche Gesetz betrachten (Sie müssen sich keine Gedanken darüber machen, welches Ursache und welches Wirkung ist).
Möglichkeiten zur Bestimmung der ungefähren Größe des Übersprechens zwischen PCB-Schichten
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