信號(hào)完整性之哪來的串?dāng)_？

原文來自微信公眾號(hào)：工程師看海

我們經(jīng)常聽說PCB走線間距大于等于3倍線寬時(shí)可以抑制70%的信號(hào)間干擾，這就是3W原則，信號(hào)線之間的干擾被稱為串?dāng)_，串?dāng)_是怎么形成的呢？

當(dāng)兩條走線很近時(shí)，一條信號(hào)線上的信號(hào)可能會(huì)在另一條信號(hào)線上產(chǎn)生噪聲，產(chǎn)生干擾的走線叫做攻擊線，收到干擾的走線叫做受害線。

PCB上走線與走線之間、走線與地之間會(huì)形成電容，其中一條走線有信號(hào)經(jīng)過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化的電場，這個(gè)電場通過電容，作用于另一條走線，在受害線上產(chǎn)生噪聲，進(jìn)而產(chǎn)生串?dāng)_，這就是通常所說的電場耦合產(chǎn)生容性耦合電流。

同樣的道理，PCB上走線與走線之間、走線與地之間會(huì)形成互感，其中一條走線有信號(hào)經(jīng)過時(shí)，會(huì)產(chǎn)生變化多的磁場，這個(gè)磁場通過互感，作用于另一條走線，在受害線上產(chǎn)生噪聲，進(jìn)而產(chǎn)生串?dāng)_，這就是通常所說的磁場耦合產(chǎn)生感性耦合電流。

等長走線不一定等時(shí)！

為了控制群組走線等時(shí)性的要求，比如手機(jī)MIPI信號(hào)、USB或DDR信號(hào)，通常的做法是對(duì)PCB走線進(jìn)行繞等長處理，在初步調(diào)整走線后，選一根最長的走線為目標(biāo)長度走線，其余走線通過繞線的方式增加走線長度，最終達(dá)到所有走線長度一致，俗稱蛇行走線，如上圖所示。

等長走線確保等延遲是依據(jù)信號(hào)在相同走線環(huán)境下的傳播速度是一樣的，走線長度一樣，信號(hào)傳播速度一樣，那么信號(hào)傳播的時(shí)間就一樣了。

實(shí)際上及時(shí)走線長度一樣，信號(hào)傳播的時(shí)間也不一定一樣，比如高瘦和矮胖這兩種繞等長的方法，高瘦走線中，有大量相鄰走線，會(huì)增加串?dāng)_；而矮胖走線，相鄰走線長度小，串?dāng)_也小。

當(dāng)串?dāng)_發(fā)生在信號(hào)的邊沿時(shí)，其作用效果類似于影響了信號(hào)的傳播時(shí)間，比如下圖所示，有3根信號(hào)線，前兩根等時(shí)傳播，第三根信號(hào)線在邊沿時(shí)收到了串?dāng)_，看起來信號(hào)傳播的時(shí)間被改變了

容性耦合電流和感性耦合電流共同構(gòu)成了串?dāng)_，如何抑制串?dāng)_呢？

增加走線之間間距，這是非常有效的手段。

減小平行信號(hào)走線的長度，盡量做的垂直走線，避免下圖邊沿耦合和寬邊耦合的走線方式。

做好阻抗控制或做好端接電阻。

避免阻抗不連續(xù)使得串?dāng)_被反射，而加劇串?dāng)_的影響。

使用地線隔離。

在相鄰信號(hào)之間添加一條地線進(jìn)行隔離，并且地線上打地孔，孔的間距小于λ/10（λ是波長，隔離地孔的使用場景比較復(fù)雜，這里只提供個(gè)經(jīng)驗(yàn)參考）。

在滿足datasheet需求條件下，延緩信號(hào)上升沿時(shí)間。

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審核編輯：湯梓紅