Wie kann das Übersprechen im PCB-Design reduziert werden?
Übersprechen ist eine unbeabsichtigte elektromagnetische Kopplung zwischen Leiterbahnen auf Leiterplatte. Diese Kopplung kann dazu führen, dass die Signalimpulse einer Spur die Signalintegrität einer anderen Spur überschreiten, selbst wenn sie keinen physischen Kontakt haben. Dies geschieht, wenn der Abstand zwischen parallelen Spuren gering ist. Auch wenn die Leiterbahnen zu Herstellungszwecken in einem minimalen Abstand gehalten werden können, reichen sie für elektromagnetische Zwecke möglicherweise nicht aus.

Betrachten Sie zwei parallele Spuren. Wenn das Differenzsignal in einer Spur eine größere Amplitude hat als die andere Spur, kann dies die andere Spur positiv beeinflussen. Dann wird das Signal in der Flugbahn des „Opfers“ beginnen, die Eigenschaften der Flugbahn des Angreifers nachzuahmen, anstatt sein eigenes Signal zu leiten. Wenn dies geschieht, tritt Übersprechen auf.

Es wird allgemein angenommen, dass Übersprechen zwischen zwei parallelen Spuren nebeneinander auf derselben Schicht auftritt. Es ist jedoch wahrscheinlicher, dass ein Übersprechen zwischen zwei parallelen Spuren nebeneinander auf benachbarten Schichten auftritt. Dies wird als Breitseitenkopplung bezeichnet und tritt eher auf, weil zwei benachbarte Signalschichten durch eine sehr geringe Kerndicke getrennt sind. Die Dicke kann 4 mil (0.1 mm) betragen, manchmal weniger als der Abstand zwischen zwei Spuren auf derselben Schicht.

Der Leiterbahnabstand zur Beseitigung von Übersprechen ist normalerweise größer als die herkömmlichen Anforderungen an den Leiterbahnabstand

Eliminieren Sie die Möglichkeit von Übersprechen im Design
Glücklicherweise sind Sie dem Cross-Talk nicht ausgeliefert. Indem Sie die Platine so gestalten, dass das Übersprechen minimiert wird, können Sie diese Probleme vermeiden. Im Folgenden sind einige Designtechniken aufgeführt, die Ihnen helfen können, die Möglichkeit von Übersprechen auf der Leiterplatte zu vermeiden:

Halten Sie so viel Abstand wie möglich zwischen dem Differenzpaar und anderen Signalleitungen ein. Als Faustregel gilt: Lücke = 3 mal die Leiterbahnbreite.

Behalten Sie den größtmöglichen Unterschied zwischen Clock-Routing und anderem Signal-Routing bei. Auch hier gilt die gleiche Lücke = 3 mal die Faustformel für die Leiterbahnbreite.

Halten Sie so viel Abstand wie möglich zwischen verschiedenen Differentialpaaren ein. Die Faustregel ist hier etwas größer, Lücke = 5 mal die Breite der Spur.

Asynchrone Signale (wie RESET, INTERRUPT usw.) sollten weit vom Bus entfernt sein und schnelle Signale haben. Sie können neben den Ein- oder Aus- oder Einschaltsignalen geführt werden, da diese Signale im normalen Betrieb der Platine selten verwendet werden.

Wenn sichergestellt wird, dass sich zwei benachbarte Signalschichten im Leiterplattenstapel abwechseln, wechseln die horizontalen und vertikalen Routingrichtungen. Dies verringert die Möglichkeit einer Breitseitenkopplung, da die Leiterbahnen nicht parallel übereinander verlaufen dürfen.

Ein besserer Weg, potentielles Übersprechen zwischen zwei benachbarten Signalschichten zu reduzieren, besteht darin, die Schichten von der Masseebenenschicht zwischen ihnen in einer Mikrostreifenkonfiguration zu trennen. Die Masseplatte vergrößert nicht nur den Abstand zwischen den beiden Signalschichten, sondern stellt auch den erforderlichen Rückweg für die Signalschicht bereit.

Ihre PCB-Designtools und Drittanbieteranwendungen können Ihnen helfen, Übersprechen zu vermeiden

Wie Ihre Designsoftware Ihnen helfen kann, Übersprechen beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design zu vermeiden
Das PCB-Design-Tool verfügt über viele integrierte Funktionen, mit denen Sie Übersprechen in Ihrem Design vermeiden können. Durch die Angabe von Routing-Richtungen und das Erstellen von Microstrip-Stacks helfen Ihnen die Board-Layer-Regeln, Breitseitenkopplung zu vermeiden. Mithilfe von Netzwerkregeln können Sie Gruppen von Netzwerken, die anfälliger für Übersprechen sind, größere Tracking-Intervalle zuweisen. Differenzialpaarrouter routen Differenzpaare als tatsächliche Paare, anstatt sie einzeln zu routen. Dadurch wird der erforderliche Abstand zwischen den differentiellen Paarspuren und anderen Netzwerken beibehalten, um Übersprechen zu vermeiden.

Neben den integrierten Funktionen der PCB-Designsoftware gibt es weitere Tools, mit denen Sie Übersprechen beim Hochgeschwindigkeits-PCB-Design eliminieren können. Es gibt verschiedene Crosstalk-Rechner, die Ihnen helfen, die richtige Leiterbahnbreite und den richtigen Abstand für das Routing zu bestimmen. Es gibt auch einen Signalintegritätssimulator, um zu analysieren, ob Ihr Design potenzielle Übersprechprobleme aufweist.

Wenn erlaubt, kann Übersprechen auf Leiterplatten ein großes Problem darstellen. Da Sie nun wissen, worauf Sie achten müssen, können Sie Übersprechen verhindern. Die hier besprochenen Designtechniken und die Funktionen der PCB-Designsoftware helfen Ihnen bei der Erstellung übersprechfreier Designs.