آشنایی با طراحی بردهای فرکانس بالا-کراس تالک (Crosstalk)

آشنایی و مقابله با کراس تالک

اخیرا در یک مراسم عروسی بودم و روی میزی نشسته بودم، آقایی هم روبروی من قرار داشت، من سعی داشتم که با ایشان صحبت کنم اما متاسفانه دو خانم هم در همان میز روبه‌روی هم نشسته بودند و با هم حرف می‌زدند که صدای آن‌ها باعث می‌شد گفت و گوی بین من و طرف مقابل سخت و نامفهوم گردد و به دلیل وجود صحبت و صدای همزمان دو نفر دیگر در راستای حرف‌های ما صحبت بین من و طرف مقابل امکان‌پذیر نبود.

آنچه که در اینجا رخ داد به کراس تالک یا برهم‌گفتاری یا هم‌شنوایی معروف است که در الکترونیک هم این پدیده به این شکل روی می‌دهد که زمانی که چند سیگنال آنالوگ به موازات هم کشیده شده‌اند نوسان یک یا چند سیگنال بر سیگنال دیگر که در نزدیکی و موازات آن سیگنال است اثر میگذارد و باعث خراب شدن سیگنال اصلی می‌شود. این پدیده در گفتگوها می‌تواند آزاردهنده باشد اما اگر این پدیده در طراحی پی سی بی شما رخ دهد می‌تواند باعث فاجعه گردد.

و صد البته ما برای برهم گفتاری در الکترونیک می‌توانیم تمهیداتی را در نظر بگیریم و مشکل را حل کنیم ولی برای برهم گفتاری انسان‌ها در یک جمع خانوادگی بعید می‌دونم بشه راهکاری داشت 🙂

همانطور که گفته شد کراس تالک یک کوپل ناخواسته مغناطیسی بین مسیرهای نزدیک به هم روی برد است. برای درک راحت‌تر موضوع به شکل‌های زیر توجه کنید.

این کوپل مغناطیسی می‌تواند باعث شود که پالس‌های سریع سیگنال یک مسیر بر یکپارچگی دیگر سیگنال‌های نزدیک اثر بگذارد حتی بدون اینکه این مسیرها با هم ارتباطی داشته باشند. این اتفاق زمانی رخ می‌دهد که فاصله بین مسیرهای موازی بسیار کم است و طبعا هر چه فاصله کمتر باشد کوپل قوی‌تر خواهد بود.حتی اگر شما حداقل فاصله را طبق اهداف تولیدی خود رعایت کرده باشید (به عنوان مثال حداقل فاصله که کمپانی چاپ می‌تواند چاپ کند) ممکن است باز این فاصله که شما در نظر گرفته‌اید کوپل مغناطیسی را خنثی نکند.

دو مسیر را که به موازات هم کشیده شده‌اند در نظر بگیرید اگر دامنه سیگنال تفاضلی یکی از مسیرها از دیگری بزرگ‌تر باشد ممکن است به صورت مخربی به مسیر ضعیف‌تر نفوذ کند و این مسیر قربانی به جای این که طبق مشخصه‌ی اصلی خود رفتار کند تحت تاثیر مشخصه‌ی سیگنال کوپل شده رفتار خواهد کرد. اگر زمانی این اتفاقات در برد شما رخ داد شما کراس تالک دارید.

تصور می‌شود که کراس تالک همیشه در مسیرهای موازی کنار هم رخ می‌دهد اما همیشه اینطور نیست. حتی امکان دارد در مسیرهای موازی که هر کدام می‌توانند در لایه‌های مجاور هم باشند رخ دهد، که این پدیده به کوپل بوردساید (بین لایه های برد) مشهور است. و دلیل این اتفاق می‌تواند ضخامت بسیار ناچیز هسته جداکننده لایه‌های برد از هم باشد. میزان این ضخامت می‌تواند 4میل (یک دهم میلیمتر) باشد که بعضی مواقع از فاصله بین دو مسیر موازی در یک لایه همسان کمتر است.

راه های حذف کراس تالک در طراحی

خوشبختانه شما در دام این پدیده گرفتار نیستید به شرطی که بردتون رو به نحوی طراحی کنید که طراحی برد شما کمترین پتانسیل گرفتار شدن توسط کراس تالک را داشته باشد. در زیر تکنیک‌هایی برای از بین بردن و یا به حداقل رساندن اثر کراس تالک در برد شما شرح داده شده است.

منبع