高速PCB設計の学習プロセスにおいて、クロストークは習得すべき重要な概念です。これは電磁干渉の主な伝播経路であり、非同期信号線、制御線、I/Oポートが配線されています。クロストークは回路や部品の異常動作を引き起こす可能性があります。

クロストーク

信号が伝送線路を伝播する際に、電磁結合によって隣接する伝送線路に発生する不要な電圧ノイズ干渉を指します。この干渉は、伝送線路間の相互インダクタンスと相互容量によって引き起こされます。PCB層のパラメータ、信号線間隔、駆動端と受信端の電気特性、および線路終端方法はすべて、クロストークに一定の影響を与えます。

クロストークを克服するための主な対策は次のとおりです。

並行配線の間隔を広げ、3W ルールに従います。

平行ワイヤの間に接地絶縁ワイヤを挿入します。

配線層とグランドプレーン間の距離を短縮します。

線間のクロストークを低減するには、線間隔を十分に広くする必要があります。線の中心間隔が線幅の3倍以上であれば、相互干渉なく電界の70%を維持でき、これを3Wルールと呼びます。相互干渉なく電界の98%を維持したい場合は、10W間隔で十分です。

注意: 実際の PCB 設計では、3W ルールではクロストークを回避するための要件を完全に満たすことはできません。

PCBのクロストークを避ける方法

PCB でのクロストークを回避するために、エンジニアは次のような PCB の設計とレイアウトの側面を考慮することができます。

1. ロジックデバイスシリーズを機能別に分類し、バス構造を厳密に管理します。

2. コンポーネント間の物理的な距離を最小限に抑えます。

3. 高速信号線およびコンポーネント（水晶発振器など）は、I/() 相互接続インターフェースや、データ干渉や結合の影響を受けやすいその他の領域から遠ざける必要があります。

4. 高速回線に適切な終端処理を施します。

5. 互いに平行な長距離トレースを避け、トレース間に十分な間隔を空けて誘導結合を最小限に抑えます。

6. 隣接する層（マイクロストリップまたはストリップライン）の配線は、層間の容量結合を防ぐために互いに垂直にする必要があります。

7. 信号とグランドプレーン間の距離を短縮します。

8. 高ノイズ発生源（クロック、I/O、高速相互接続）を分割・分離し、異なる信号が異なる層に分散されます。

9. 信号線間の距離を可能な限り広げると、容量性クロストークを効果的に低減できます。

10. リードインダクタンスを低減し、回路内で非常に高インピーダンス負荷と非常に低インピーダンス負荷の使用を避け、アナログ回路の負荷インピーダンスをloQとlokQの間で安定させるようにしてください。高インピーダンス負荷は容量性クロストークを増加させるため、非常に高インピーダンス負荷を使用する場合は動作電圧が高いため容量性クロストークが増加し、非常に低インピーダンス負荷を使用する場合は動作電流が大きいため誘導性クロストークが増加します。

11. 高速周期信号を PCB の内層に配置します。

12. インピーダンス整合技術を使用して、BT 証明書信号の整合性を確保し、オーバーシュートを防止します。

13. 立ち上がりエッジが高速な信号（tr≤3ns）の場合は、グランドをラップするなどのクロストーク防止処理を実行し、EFT1BまたはESDによって干渉され、フィルタリングされていない信号ラインをPCBのエッジに配置することに注意してください。

14. 可能な限りグランドプレーンを使用してください。グランドプレーンを使用する信号ラインは、グランドプレーンを使用しない信号ラインと比較して、15～20dBの減衰が発生します。

15. 高周波信号と敏感な信号は接地処理され、二重パネルでの接地技術の使用により、10〜15dBの減衰が達成されます。

16. バランス線、シールド線、または同軸線を使用します。

17. 嫌がらせ信号ラインと機密ラインをフィルタリングします。

18. 層と配線を合理的に設定し、配線層と配線間隔を合理的に設定し、平行信号の長さを短縮し、信号層とプレーン層の距離を短くし、信号線の間隔を広げ、平行信号線の長さを短縮します（臨界長さの範囲内）。これらの対策により、クロストークを効果的に低減できます。