如何降低串扰对PCB板的影响

如何降低串扰对PCB板的影响

随着半导体技术的高速发展，现今电子产品工作频率越来越高，这种增加的频率会导致信号边缘响应更加陡峭。并且由于电路板设计得越来越紧凑，布线越来越密，导致串扰问题也在日益激增。  PCB中的串扰是什么？串扰通俗点讲是PCB板件，在无接触的情况下，线路与线路之间能量转移引起的干扰。串扰的形式主要有两种，容性（电场）和感性（磁场）耦合。此两种形式的噪声耦合在实际情况中往往同时存在。串扰现象会引起电路板的信号完整性缺失及EMC测试不通过。

容性耦合和感性耦合引起的串扰模型  

串扰的危害:

降低板内信号完整性

时钟或者信号延迟

产生过冲电压和突变电流

造成芯片逻辑功能紊乱

串扰导致的时序延迟现象

容性耦合产生的串扰： 以微带线为例，PCB板内平行的两条走线，分别可以理解为电容的两个平行金属极板，电容中间介质为FR4极板和空气。我们都知道电容的其中一个特性是通交流，所以当其中一根走线上有高速交变的信号时，这个交变的信号会耦合到另一根信号线上。这个等效电容我们也常称为寄生电容。

感性耦合产生的串扰： 同样以微带线为例，板内两根平行走线，其中一根线走高速信号，当信号流经走线，产生交变的电流时，会产生噪声磁场，磁场产生的磁力线会向周围发射。此时另一根靠近且平行于它的走线附近磁力线会很密集，根据法拉第感应定律，此线在噪声磁场内会感应到电压。此现象类似于变压器的工作原理。这个等效的变压器我们称为寄生电感。

在高频板中，串扰是不可避免的。我们只能减少它，让串扰对PCB板的影响降到最低。以下是一些常见的降低串扰的方法：

1.线间保持足够的安全距离----3W原则，走线间保持3倍线宽（W）的距离。3W原则可将串扰现象降低70%。对一些敏感信号间距可以拉大到10W。

2.中间层设置完整的GND平面----GND能吸收一部分电场和磁场噪声，使这些噪声不能顺利扩散到敏感信号上。

3.使用GND走线隔离----GND走线隔离，能有效减低容性耦合和感性耦合效应。

4.减少高速信号的过孔----过孔会影响高速信号的阻抗，从而降低信号完整性，因此串扰会增加，对于高速信号要尽量减少过孔数。

5.高速信号走线与敏感信号走线尽量避免平行走线。 上述降低串扰的方法，各位工程师可根据PCB具体情况，有选择性的实施。