Beim Erlernen des Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs ist Übersprechen ein wichtiges Konzept, das beherrscht werden muss. Es ist der Hauptweg für die Ausbreitung elektromagnetischer Störungen. Asynchrone Signalleitungen, Steuerleitungen und E/A-Ports werden geroutet. Übersprechen kann zu Funktionsstörungen von Schaltkreisen oder Komponenten führen.

Übersprechen

Bezeichnet die unerwünschte Spannungsstörung benachbarter Übertragungsleitungen aufgrund elektromagnetischer Kopplung bei der Signalausbreitung auf der Übertragungsleitung. Diese Störung wird durch die gegenseitige Induktivität und Kapazität zwischen den Übertragungsleitungen verursacht. Die Parameter der Leiterplattenschicht, der Signalleitungsabstand, die elektrischen Eigenschaften der Antriebs- und Empfangsseite sowie die Leitungsabschlussmethode haben alle einen gewissen Einfluss auf das Übersprechen.

Die wichtigsten Maßnahmen zur Vermeidung von Übersprechen sind:

Erhöhen Sie den Abstand der parallelen Verdrahtung und befolgen Sie die 3W-Regel.

Fügen Sie zwischen den parallelen Drähten einen geerdeten Isolationsdraht ein.

Reduzieren Sie den Abstand zwischen der Verdrahtungsebene und der Massefläche.

Um Übersprechen zwischen den Leitungen zu reduzieren, sollte der Leitungsabstand ausreichend groß sein. Wenn der Leitungsmittenabstand mindestens das Dreifache der Leitungsbreite beträgt, können 70 % des elektrischen Feldes ohne gegenseitige Beeinflussung aufrechterhalten werden (3-W-Regel). Um 98 % des elektrischen Feldes ohne gegenseitige Beeinflussung zu erreichen, kann ein Abstand von 10 W gewählt werden.

Hinweis: Beim tatsächlichen PCB-Design kann die 3-W-Regel die Anforderungen zur Vermeidung von Übersprechen nicht vollständig erfüllen.

Möglichkeiten zur Vermeidung von Übersprechen in PCB

Um Übersprechen in der Leiterplatte zu vermeiden, können Ingenieure Aspekte des Leiterplattendesigns und -layouts berücksichtigen, beispielsweise:

1. Klassifizieren Sie Logikgeräteserien nach Funktion und halten Sie die Busstruktur streng unter Kontrolle.

2. Minimieren Sie den physischen Abstand zwischen den Komponenten.

3. Hochgeschwindigkeitssignalleitungen und -komponenten (wie etwa Quarzoszillatoren) sollten weit entfernt von der I/()-Verbindungsschnittstelle und anderen Bereichen sein, die anfällig für Datenstörungen und -kopplung sind.

4. Sorgen Sie für den richtigen Abschluss der Hochgeschwindigkeitsleitung.

5. Vermeiden Sie lange, parallel zueinander verlaufende Leiterbahnen und sorgen Sie für ausreichend Abstand zwischen den Leiterbahnen, um die induktive Kopplung zu minimieren.

6. Die Verdrahtung auf benachbarten Schichten (Mikrostreifen oder Streifenleitung) sollte senkrecht zueinander stehen, um eine kapazitive Kopplung zwischen den Schichten zu verhindern.

7. Verringern Sie den Abstand zwischen dem Signal und der Massefläche.

8. Segmentierung und Isolierung von Quellen mit hoher Rauschemission (Takt, E/A, Hochgeschwindigkeitsverbindung) und Verteilung verschiedener Signale auf verschiedene Schichten.

9. Erhöhen Sie den Abstand zwischen den Signalleitungen so weit wie möglich, um kapazitives Übersprechen wirksam zu reduzieren.

10. Reduzieren Sie die Leitungsinduktivität, vermeiden Sie die Verwendung von Lasten mit sehr hoher und sehr niedriger Impedanz im Schaltkreis und versuchen Sie, die Lastimpedanz des analogen Schaltkreises zwischen loQ und lokQ zu stabilisieren. Da die Last mit hoher Impedanz das kapazitive Übersprechen erhöht, nimmt bei Verwendung einer Last mit sehr hoher Impedanz aufgrund der höheren Betriebsspannung das kapazitive Übersprechen zu, und bei Verwendung einer Last mit sehr niedriger Impedanz aufgrund des hohen Betriebsstroms das induktive Übersprechen zu.

11. Ordnen Sie das periodische Hochgeschwindigkeitssignal auf der inneren Schicht der Leiterplatte an.

12. Verwenden Sie die Impedanzanpassungstechnologie, um die Integrität des BT-Zertifikatsignals sicherzustellen und ein Überschwingen zu verhindern.

13. Beachten Sie, dass Sie bei Signalen mit schnell ansteigenden Flanken (tr≤3ns) eine Anti-Übersprech-Verarbeitung durchführen müssen, z. B. durch Umwickeln der Masse, und einige Signalleitungen, die durch EFT1B oder ESD gestört werden und nicht am Rand der Leiterplatte gefiltert wurden, anordnen müssen.

14. Verwenden Sie möglichst eine Massefläche. Die Signalleitung mit Massefläche weist eine Dämpfung von 15–20 dB gegenüber der Signalleitung ohne Massefläche auf.

15. Hochfrequente Signale und empfindliche Signale werden mit Masse verarbeitet, und durch die Verwendung der Massetechnologie im Doppelpanel wird eine Dämpfung von 10–15 dB erreicht.

16. Verwenden Sie symmetrische Kabel, abgeschirmte Kabel oder Koaxialkabel.

17. Filtern Sie die Belästigungssignalleitungen und sensiblen Leitungen.

18. Legen Sie die Schichten und die Verdrahtung sinnvoll fest, legen Sie die Verdrahtungsschicht und den Verdrahtungsabstand sinnvoll fest, reduzieren Sie die Länge paralleler Signale, verkürzen Sie den Abstand zwischen der Signalschicht und der Ebenenschicht, vergrößern Sie den Abstand der Signalleitungen und reduzieren Sie die Länge paralleler Signalleitungen (innerhalb des kritischen Längenbereichs). Diese Maßnahmen können Übersprechen wirksam reduzieren.