高速PCB設計でクロストークを排除する方法は？

PCB設計のクロストークを減らす方法は？
クロストークは、上のトレース間の意図しない電磁結合です。 プリント回路基板。この結合により、物理的に接触していなくても、あるトレースの信号パルスが別のトレースのシグナルインテグリティを超える可能性があります。これは、平行なトレース間の間隔が狭い場合に発生します。トレースは、製造目的では最小間隔に保たれている場合がありますが、電磁目的では十分でない場合があります。

互いに平行なXNUMXつのトレースについて考えてみます。一方のトレースの差動信号の振幅がもう一方のトレースよりも大きい場合、もう一方のトレースにプラスの影響を与える可能性があります。次に、「犠牲者」の軌道の信号は、それ自体の信号を伝導するのではなく、攻撃者の軌道の特性を模倣し始めます。これが発生すると、クロストークが発生します。

クロストークは、一般に、同じレイヤー上で互いに隣接する4つの平行なトラック間で発生すると見なされます。ただし、クロストークは、隣接するレイヤー上で互いに隣接する0.1つの並列トレース間で発生する可能性が高くなります。これはブロードサイドカップリングと呼ばれ、XNUMXつの隣接する信号層が非常に少量のコアの厚さで分離されているために発生する可能性が高くなります。厚さはXNUMXミル（XNUMX mm）で、同じレイヤー上のXNUMXつのトレース間の間隔よりも小さい場合があります。

クロストークを排除するためのトレース間隔は、通常、従来のトレース間隔要件よりも大きくなります。

設計におけるクロストークの可能性を排除します
幸いなことに、あなたはクロストークに翻弄されていません。クロストークを最小限に抑えるように回路基板を設計することにより、これらの問題を回避できます。以下は、回路基板上のクロストークの可能性を排除するのに役立ついくつかの設計手法です。

差動ペアと他の信号ルーティングの間には、できるだけ距離を置いてください。経験則では、ギャップ=トレース幅の3倍です。

クロックルーティングと他の信号ルーティングの間で可能な限り最大の違いを維持します。同じギャップ=トレース幅の経験則の3倍もここに適用されます。

異なる差動ペア間で可能な限り距離を保ちます。ここでの経験則はわずかに大きく、ギャップ=トレースの幅の5倍です。

非同期信号（RESET、INTERRUPTなど）はバスから遠く離れており、高速信号である必要があります。これらの信号は回路基板の通常の動作中に使用されることはめったにないため、オンまたはオフまたは電源投入信号の隣にルーティングできます。

回路基板スタック内でXNUMXつの隣接する信号層が互いに交互になるようにすると、水平方向と垂直方向のルーティング方向が交互になります。これにより、トレースが互いに平行に伸びることができないため、ブロードサイドカップリングの可能性が減少します。

XNUMXつの隣接する信号層間の潜在的なクロストークを低減するためのより良い方法は、マイクロストリップ構成でそれらの間のグランドプレーン層から層を分離することです。グランドプレーンは、XNUMXつの信号層の間の距離を大きくするだけでなく、信号層に必要なリターンパスも提供します。

PCB設計ツールとサードパーティアプリケーションは、クロストークを排除するのに役立ちます

設計ソフトウェアが高速PCB設計のクロストークを排除するのにどのように役立つか
PCBデザインツールには、デザインのクロストークを回避するのに役立つ多くの組み込み機能があります。配線方向を指定し、マイクロストリップスタックを作成することにより、ボード層ルールはブロードサイド結合を回避するのに役立ちます。ネットワークタイプのルールを使用すると、クロストークの影響を受けやすいネットワークのグループに、より大きな追跡間隔を割り当てることができます。ディファレンシャルペアルーターは、ディファレンシャルペアを個別にルーティングするのではなく、実際のペアとしてルーティングします。これにより、クロストークを回避するために、差動ペアトレースと他のネットワークの間に必要な間隔が維持されます。

PCB設計ソフトウェアの組み込み機能に加えて、高速PCB設計でのクロストークを排除するのに役立つ他のツールがあります。ルーティングの正しいトレース幅と間隔を決定するのに役立つさまざまなクロストーク計算機があります。デザインに潜在的なクロストークの問題があるかどうかを分析するためのシグナルインテグリティシミュレータもあります。

発生が許される場合、クロストークはプリント回路基板上で大きな問題になる可能性があります。何を探すべきかがわかったので、クロストークの発生を防ぐ準備が整います。ここで説明する設計手法とPCB設計ソフトウェアの機能は、クロストークのない設計を作成するのに役立ちます。