關(guān)于高速PCB設(shè)計(jì)的串?dāng)_知識(shí)

在高速PCB設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)過(guò)程中，串?dāng)_是一個(gè)需要大家掌握的重要概念。它是電磁干擾傳播的主要途徑，異步信號(hào)線，控制線，和I/O口走線上，串?dāng)_會(huì)使電路或者元件出現(xiàn)功能不正常的現(xiàn)象。

串?dāng)_(crosstalk)

指當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳播時(shí)，因電磁耦合而對(duì)相鄰的傳輸線產(chǎn)生的不期望的電壓噪聲干擾。這種干擾是由于傳輸線之間的互感和互容引起的。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性及線端接方式對(duì)串?dāng)_都有一定的影響。

克服串?dāng)_的主要措施是：

加大平行布線的間距，遵循3W規(guī)則;

在平行線間插入接地的隔離線;

減小布線層與地平面的距離。

3W規(guī)則

為了減少線間串?dāng)_，應(yīng)保證線間距足夠大，當(dāng)線中心間距不少于3倍線寬時(shí)，則可保持70%的電場(chǎng)不互相干擾，稱(chēng)為3W規(guī)則。如要達(dá)到98%的電場(chǎng)不互相干擾，可使用10W的間距。

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注：在實(shí)際PCB設(shè)計(jì)中，3W規(guī)則并不能完全滿足避免串?dāng)_的要求。

避免PCB中出現(xiàn)串?dāng)_的方法

為避免PCB中出現(xiàn)串?dāng)_，工程師可以從PCB設(shè)計(jì)和布局方面來(lái)考慮，如：

1、根據(jù)功能分類(lèi)邏輯器件系列，保持總線結(jié)構(gòu)被嚴(yán)格控制。

2、最小化元器件之間的物理距離。

3、高速信號(hào)線及元器件(如晶振)要遠(yuǎn)離I/O互連接口及其他易受數(shù)據(jù)干擾及耦合影響的區(qū)域。

4、對(duì)高速線提供正確的終端。

5、避免長(zhǎng)距離互相平行的走線布線，提供走線間足夠的間隔以最小化電感耦合 。

6、相臨層(微帶或帶狀線)上的布線要互相垂直，以防止層間的電容耦合。

7、降低信號(hào)到地平面的距離間隔。

8、分割和隔離高噪聲發(fā)射源(時(shí)鐘、I/O、高速互連)，不同的信號(hào)分布在不同的層中。

9、盡可能地增大信號(hào)線間的距離，這可以有效地減少容性串?dāng)_。

10、降低引線電感，避免電路使用具有非常高阻抗的負(fù)載和非常低阻抗的負(fù)載，盡量使模擬電路負(fù)載阻抗穩(wěn)定在10Ω～10kΩ之間。因?yàn)楦咦杩沟呢?fù)載將增加容性串?dāng)_，在使用非常高阻抗負(fù)載的時(shí)候，由于工作電壓較高，導(dǎo)致容性串?dāng)_增大，而在使用非常低阻抗負(fù)載的時(shí)候，由于工作電流很大，感性串?dāng)_將增加。

11、將高速周期信號(hào)布置在PCB板內(nèi)層。

12、使用阻抗匹配技術(shù)，以保證信號(hào)完整性，防止過(guò)沖。

13、注意對(duì)具有快速上升沿(tr≤3ns)的信號(hào)，進(jìn)行包地等防串?dāng)_處理，將一些受EFTlB或ESD干擾且未經(jīng)濾波處理的信號(hào)線布置在PCB的邊緣。

14、盡量采用地平面，使用地平面的信號(hào)線相對(duì)于不使用地平面的信號(hào)線來(lái)說(shuō)將獲得15～20dB的衰減。

15、信號(hào)高頻信號(hào)和敏感信號(hào)進(jìn)行 包地處理，雙面板中使用包地技術(shù)將獲得10～15dB的衰減。

16、使用平衡線，屏蔽線或同軸線。

17、對(duì)騷擾信號(hào)線和敏感線進(jìn)行濾波處理。

18、合理設(shè)置層和布線，合理設(shè)置布線層和布線間距，減小并行信號(hào)長(zhǎng)度，縮短信號(hào)層與平面層的間距，增大信號(hào)線間距，減小并行信號(hào)線長(zhǎng)度(在關(guān)鍵長(zhǎng)度范圍內(nèi))，這些措施都可以有效減小串?dāng)_。

審核編輯：湯梓紅