উচ্চ-গতির পিসিবি এবং নেটওয়ার্ক ডিজাইনে ক্রসটক বোঝা

♦ ভূমিকা

ক্রসস্টক হল ইলেকট্রনিক সার্কিটগুলির একটি সাধারণ ঘটনা যেখানে একটি ট্রেস বা চ্যানেলে প্রেরিত একটি সংকেত অনিচ্ছাকৃতভাবে একটি সংলগ্ন ট্রেসে একটি সংকেত তৈরি করে। উচ্চ-গতির নেটওয়ার্ক এবং পিসিবি (PCB) ডিজাইনগুলিতে, ক্রসস্টক সংকেত অখণ্ডতা (signal integrity) নষ্ট করতে পারে, বিট ত্রুটির হার বাড়াতে পারে এবং ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্টারফেরেন্স (EMI) ঘটাতে পারে। ইথারনেট, PCIe, USB এবং অন্যান্য উচ্চ-গতির ইন্টারফেস নিয়ে কাজ করা পিসিবি ডিজাইনার এবং নেটওয়ার্ক ইঞ্জিনিয়ারদের জন্য এর কারণ, পরিমাপ এবং প্রশমন কৌশলগুলি বোঝা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

♦ ক্রসস্টক কী?

ক্রসস্টক ঘটে যখন সংলগ্ন সংকেত লাইনগুলির মধ্যে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক সংযোগ একটি লাইন ( আক্রমণকারী) থেকে অন্য লাইনে ( ভিকটিম) শক্তি স্থানান্তর করে। এই অনাকাঙ্ক্ষিত সংযোগ সময় ত্রুটি, সংকেত বিকৃতি এবং সংবেদনশীল সার্কিটগুলিতে গোলমাল সৃষ্টি করতে পারে।

♦ ক্রসস্টকের প্রকারভেদ

নিকট-এন্ড ক্রসস্টক (NEXT)

• আক্রমণকারী উৎসের একই প্রান্তে পরিমাপ করা হয়।
• উচ্চ-গতির ডিফারেনশিয়াল সিগন্যালিংয়ে গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে প্রাথমিক হস্তক্ষেপ সংকেতের গুণমান হ্রাস করতে পারে।

ফার-এন্ড ক্রসস্টক (FEXT)

• ভিকটিম লাইনের দূরবর্তী প্রান্তে, আক্রমণকারী উৎসের বিপরীতে পরিমাপ করা হয়।
• দীর্ঘ ট্রেস এবং উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সির সাথে আরও গুরুত্বপূর্ণ হয়ে ওঠে।

ডিফারেনশিয়াল ক্রসস্টক

• ডিফারেনশিয়াল-টু-ডিফারেনশিয়াল এবং ডিফারেনশিয়াল-টু-সিঙ্গেল-এন্ডেড সংযোগ অন্তর্ভুক্ত।
• বিশেষ করে ইথারনেট, ইউএসবি, PCIe এবং DDR মেমরি ইন্টারফেসের জন্য প্রাসঙ্গিক।

♦ ক্রসস্টকের কারণ

• ট্রেস সান্নিধ্য: কাছাকাছি অবস্থিত ট্রেসগুলি ক্যাপাসিটিভ এবং ইন্ডাকটিভ সংযোগ বৃদ্ধি করে।
• সমান্তরাল রুটিং: ট্রেসের দীর্ঘ সমান্তরাল রান সংযোগের প্রভাবকে বাড়িয়ে তোলে।
• ইম্পিডেন্স মিসম্যাচ: বৈশিষ্ট্যগত ইম্পিডেন্সের অসংগতি সংকেত সংযোগকে আরও খারাপ করে।
• লেয়ার স্ট্যাকআপ: দুর্বল রিটার্ন পাথ বা অপর্যাপ্ত গ্রাউন্ড প্লেন ক্রসস্টক বাড়ায়।

♦ ক্রসস্টক পরিমাপ করা

ক্রসস্টক সাধারণত ডেসিবল (dB)এ প্রকাশ করা হয়, যা ভিকটিমের উপর প্ররোচিত ভোল্টেজ এবং আক্রমণকারীর মূল ভোল্টেজের মধ্যে অনুপাতকে পরিমাণগত করে।

স্ট্যান্ডার্ড এবং সরঞ্জাম:

• TIA/EIA-568: টুইস্টেড-পেয়ার ইথারনেট ক্যাবলের জন্য NEXT এবং FEXT সীমা নির্ধারণ করে।
• IEEE 802.3: ইথারনেট সংকেত অখণ্ডতা প্রয়োজনীয়তা উল্লেখ করে।
• IPC-2141/IPC-2221: পিসিবি ট্রেস ব্যবধান এবং সংযোগ নির্দেশিকা প্রদান করে।
• সিমুলেশন সরঞ্জাম: প্রি-লেআউট পূর্বাভাসের জন্য SPICE, HyperLynx, এবং Keysight ADS।

♦ ক্রসস্টকের প্রভাব

• সংকেত অখণ্ডতা সমস্যা: সময় লঙ্ঘন, প্রশস্ততা ত্রুটি এবং জিটার।
• বিট ত্রুটি: উচ্চ-গতির ডিজিটাল যোগাযোগে BER বৃদ্ধি।
• ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ইন্টারফেরেন্স: বিকিরিত নির্গমনে অবদান রাখে, যা নিয়ন্ত্রক সম্মতির উপর প্রভাব ফেলে।
• সিস্টেম নির্ভরযোগ্যতা: মাল্টি-গিগাবিট ইথারনেট, PCIe, USB4, এবং DDR মেমরি সিস্টেমে গুরুত্বপূর্ণ।

♦ প্রশমন কৌশল

1. পিসিবি লেআউট কৌশল

• উচ্চ-গতির ট্রেসগুলির মধ্যে ব্যবধান বাড়ান।
• নিয়ন্ত্রিত ইম্পিডেন্স সহ ডিফারেনশিয়াল জোড়াগুলিকে একসাথে রুট করুন।
• রিটার্ন পাথ এবং শিল্ডিং প্রদানের জন্য গ্রাউন্ড প্লেন প্রয়োগ করুন।
• সমান্তরাল ট্রেস রান কমাতে স্ট্যাগার্ড রুটিং ব্যবহার করুন।

2. সংকেত অখণ্ডতা অনুশীলন

• প্রতিফলন কমাতে উচ্চ-গতির লাইনগুলি সঠিকভাবে টার্মিনেট করুন।
• গুরুত্বপূর্ণ সংকেতগুলির জন্য গার্ড ট্রেস বা শিল্ডিং ব্যবহার করুন।
• সামঞ্জস্যপূর্ণ ট্রেস ইম্পিডেন্স বজায় রাখুন।

3. কেবল ডিজাইন (টুইস্টেড-পেয়ার সিস্টেম)

• টুইস্টেড জোড়া স্বাভাবিকভাবেই ডিফারেনশিয়াল ক্রসস্টক বাতিল করে।
• জোড়ার মধ্যে নিকট-এন্ড ক্রসস্টক কমাতে জোড়া মোচড় পরিবর্তন করুন।
• EMI এবং আন্তঃ-জোড়া সংযোগ কমাতে শিল্ডেড কেবল (STP) ব্যবহার করুন।

4. সিমুলেশন এবং টেস্টিং

• প্রি-লেআউট সিমুলেশন সবচেয়ে খারাপ-ক্ষেত্রের ক্রসস্টক পরিস্থিতিগুলির পূর্বাভাস দেয়।
• পোস্ট-ফ্যাব্রিকশন টেস্টিং NEXT/FEXT সম্মতি নিশ্চিত করে।

♦ উপসংহার

উচ্চ-গতির পিসিবি এবং নেটওয়ার্ক ডিজাইনে ক্রসস্টক একটি মৌলিক বিবেচনা। এর প্রক্রিয়া, পরিমাপের পদ্ধতি এবং প্রশমন কৌশলগুলি বোঝার মাধ্যমে, প্রকৌশলীগণ সংকেত অখণ্ডতা বজায় রাখতে পারেন, ত্রুটি কমাতে পারেন এবং নিয়ন্ত্রক সম্মতি নিশ্চিত করতে পারেন। সঠিক ডিজাইন অনুশীলন, সতর্ক লেআউট এবং সিমুলেশন ক্রসস্টক কমানো এবং নির্ভরযোগ্য, উচ্চ-পারফরম্যান্স ইলেকট্রনিক সিস্টেম তৈরি করার মূল চাবিকাঠি।