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1、PCB串扰分析及抑制方法XXX摘要：技术进步带来设计的挑战，在高速、高密度PCB设计屮，串扰问题FI益突出。本文就串扰原理和对信号完整性彩响进行分析，在此基础上提出了PCB设计中抑制串扰的多种方法，并针对利用微分电路减小PCB串扰的方法进行深入分析，同吋给出了该方法中微分电路R、C取值的近似计算公式，此方法代价低，易于实现。关键词：PCB串扰；抑制方法；微分电路TheanalysisofPCBcrosstalkanditscinhibitionmethodsXXXAbstract：Technologicaladvancesbringdesignchallenges.
2、Inhighspeed,highdensityPCBdesigning,crosstalkproblemincreasinglyprominents.Thispaperanalysistheprincipleofcrosstalkandimpactonsignalintegrity,basedonthis,raisesavarietyofwaystosuppresscrosstalkinthePCBdesign,analysisthemethodofusingdifferentialcircuitreducePCBcrosstalkin-depth,andprese
3、ntsthemethodofdifferentialcircuitR,Cvaluesapproximatecalculationformula,thecostofthismethodislow,andit'seasytoimplement.Keywords：PCBcrosstalk;Inhibitionmethod;Differentialcircuit1引言随着电子产品功能的口益复杂和性能的不断提高，印刷电路板的密度和其相关器件的频率都不断攀升，保持并提高系统的速度与性能成为设计者面前的i个重要课题。信号频率变高，边沿变陡，印刷电路板的尺寸变小，布线密度加大等都使
4、得串扰在现今PCB设计中的影响显著增加。串扰问题是客观存在的，但超过一定的界限可能引起电路的误触发，导致系统无法正常工作。设计者必须了解串扰产生的机理，并且在设计中应用恰当的方法，使串扰产生的负血影响得到抑制。2串扰的产生机理串扰是指当信号在传输线上传播吋，相邻信号之间山于电磁场的相互耦合而产牛.的不期望的噪声电压信号，即能量由一条线耦合到另一条线上的现彖。传输线间信号耦合所形成的串扰模型如图1所示，把噪声源所在的传输线称为干扰线,把有噪声产生的传输线称为受扰线。b点无激励时，a点输入信号乂⑴在b点的耦合输出Va(t)AA■干扰线Vc(t)aVb(l)Vd(t)b・
5、受扰线、r-iLUw近炳±ULi<图1串扰模型Vb⑴、d点的耦合输出V"⑴就是干扰线对受扰线的串扰，前者称为近端串扰，后者成为远端串扰。串扰产生的物理原因是干扰线和受扰线Z间的耦合电容与耦合电感。当传输线工作在较高频率下时，信号的上升时间和下降时间较短，由此引发的瞬时电压转换会引起严重的串扰，而且两条传输线在布线空间上越接近，互感与互容就越人，这样在两条传输线间就会产生更严重的串扰。由文献［1］门J知，感性串扰的大小止比于干扰线上驱动电流变化的速率，互感—产生的噪声计算公式为:V.=Ld，drivernoise.Lmm力互容Cm产生的噪声计算公式为:7=厂dV/
6、rivernoise,C„,_m~初~通常，容性串扰和感性申扰是同吋发牛•的。山文献［2］,我们可以分别得到近端和远端总串扰的计算公式，它们是分别由容性耦合和感性耦合普加而成的。近端串扰总噪声为:7NE-VNE,Cm+VnEU远端串扰总噪声为:^FE=Vfe,Cw+叫£厶化⑴dt5化⑴Z。dt化⑴dt其中，Zo,c,1,Cm，Lm,L,V（）分别为传输线的特征阻抗、单位长度电容、单位长度电感，两传输线Z间耦合电容、耦合电感，两平行传输线长度和a端峰值电压。由以上两式，我们可以看出远端串扰总噪声由于容性和感性耦合的极性关系而相互消减，这说明远端串扰是可以消除的。3串扰
7、的危害在线间串扰耦合比较严重的总线系统中，传输线的有效特征阻抗和传输延迟将随着开关方式的改变阳改变。电场和磁场Z间的相互影响取决丁数据状态的变化，数据状态的不同也会造成传输线等效的电感和电容等参数发生变化，町能增大也可能减小。由于传输线参数随数据传输模式的变化而改变，而且这些参数对于精确的时序设计和信号完整性分析来说非常的重要。在高速、高密度PCB设计中一般提供一个完整的接地平而，从而使每条信号线基木上只和它最近的信号线相互影响，来自其它较远信号线的交义耦合是可以忽略的。尽管如此，在模拟系统中，大功率信号穿过低电平输入信号或当信号电压佼高的元件（如TTL）与信号
