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技術(shù)專(zhuān)題
高速PCB設計簡(jiǎn)介：如何消除串擾
PCB布局上的串擾可能會(huì )造成災難性的后果。如果不加以糾正，串擾可能會(huì )導致成品電路板根本無(wú)法工作，或者被間歇性問(wèn)題困擾。讓我們看一下什么是串擾，以及如何在高速PCB設計中防止串擾。
什么是高速PCB設計中的串擾？
串擾是PCB上走線(xiàn)之間的意外電磁耦合。這種耦合可能會(huì )導致一條跡線(xiàn)的信號脈沖在另一跡線(xiàn)的信號上不起作用，即使它們實(shí)際上沒(méi)有相互接觸。當平行走線(xiàn)之間的間距很窄時(shí)，可能會(huì )發(fā)生這種情況。即使跡線(xiàn)可能出于制造目的而保持最小間距，但對于電磁目的而言可能還不夠。
考慮兩條走線(xiàn)彼此平行。如果一條跡線(xiàn)中的信號具有比另一條跡線(xiàn)更大的幅度，則可能會(huì )嚴重影響另一條跡線(xiàn)。然后，“受害者”跡線(xiàn)中的信號將開(kāi)始模仿攻擊者跡線(xiàn)的特征阻抗，而不是傳導自己的信號。發(fā)生這種情況時(shí)，您會(huì )遇到串擾。
通常認為串擾發(fā)生在同一層上彼此相鄰的兩條平行走線(xiàn)之間。但是，在相鄰層上彼此相鄰的兩條平行走線(xiàn)之間可能會(huì )發(fā)生串擾。這被稱(chēng)為寬邊耦合，因為兩個(gè)相鄰信號層之間的芯厚度非常小，因此更可能發(fā)生這種情況。該厚度可以是4密耳（0.1毫米），有時(shí)小于同一層上兩條走線(xiàn)之間的間距。
從高速設計中消除潛在的串擾
幸運的是，您不會(huì )受到串擾的影響。通過(guò)專(zhuān)注于最大程度地減少串擾情況的高速PCB設計，您可以避免這些問(wèn)題。以下是一些高速設計技術(shù)，可幫助您消除板上串擾的可能性：
差分對和其他信號路由之間應保持盡可能大的距離。經(jīng)驗法則是，間隙=跡線(xiàn)寬度的3倍。
時(shí)鐘路由和其他信號路由之間的差異應盡可能大。相同的間隙=拇指的跡線(xiàn)寬度規則的3倍在這里也適用。
在不同的差分對對之間保持盡可能大的距離。所述拇指這里的規則稍大，間隙= 5倍的跡線(xiàn)寬度。
異步信號（如RESET，INTERRUPT等）應遠離總線(xiàn)和高速信號。但是，由于在電路板的正常操作中很少使用這些信號，因此可以將它們路由到開(kāi)，關(guān)或加電信號旁邊。
確保板堆疊中彼此相鄰的兩個(gè)信號層將交替改變水平和垂直布線(xiàn)方向。通過(guò)不允許走線(xiàn)彼此平行延伸，將減少寬邊耦合的機會(huì )。
減少兩個(gè)相鄰信號層之間潛在串擾的更好方法是以微帶配置將它們之間的層與接地層分開(kāi)。接地平面不僅會(huì )增加兩個(gè)信號層之間的距離，還將為信號層提供所需的返回路徑。
設計軟件如何幫助您消除高速PCB設計中的串擾
PCB設計工具內置許多功能，可幫助您避免設計中的串擾。電路板層規則將通過(guò)指定布線(xiàn)方向并創(chuàng )建微帶堆疊來(lái)幫助您避免寬邊耦合。使用網(wǎng)絡(luò )類(lèi)別規則，您將能夠為更容易受到串擾影響的網(wǎng)絡(luò )組分配更大的走線(xiàn)間隔。差分對路由器會(huì )將差分對作為實(shí)際對路由在一起，而不是單獨進(jìn)行路由。這樣可以保持差分對走線(xiàn)相互之間以及與其他網(wǎng)絡(luò )的所需間距，以避免串擾。
除了高速PCB設計軟件的內置功能外，還有其他工具也可以幫助您消除高速PCB設計中的串擾。有不同的串擾計算器可用來(lái)幫助您確定布線(xiàn)的正確走線(xiàn)寬度和間距。還有信號完整性模擬器，可分析您的高速設計中是否存在潛在的串擾問(wèn)題。
如果允許發(fā)生串擾，那么在印刷電路板上就可能是一個(gè)大問(wèn)題?，F在您知道了要查找的內容，您將準備好防止串擾的發(fā)生。我們這里討論的設計技巧以及高速PCB設計軟件中的功能將幫助您創(chuàng )建無(wú)串擾的設計。