PCB串扰分析示例

近端串扰与远端串扰分析1、串扰的产生串扰是指信号在传输通道上传输时，因电磁耦合对相邻传输线产生的影响。

串扰分为容性耦合串扰和感性耦合串扰。

如图所示，线AB 有信号，此传输线称为动态线，与动态线AB 相邻的传输线CD 称为静态线，此线产生耦合信号。

其中，由耦合电容产生的串扰信号在受害网络上可以分为前向串扰和反向串扰Sc,这两个信号极性相同；由耦合电感产生的串扰信号也分成前向串扰串扰和反向串扰Sl，这两个信号极性相反。

2、串扰的仿真仿真模型如下所示：PCB 叠层结构为六层，传输线采用微带线，位于顶层，第二层为参考平面，驱动器采用3.3V CMOS 的MOD 模型，由于只分析串扰，为了避免反射，两线均采用端接技术。

2.1 线间距对串扰的影响线宽为6mil，线长为3in，信号上升时间为1ns，线到参考平面的距离为10mil。

设置传输线间距分别为10mil，20mil,得到静态线的近端串扰和远端串扰如下：线间距为10mil 时的近远端串扰仿真结果线间距为20mil 时的近远端串扰仿真结果线间距对串扰的影响从仿真结果可以看出：近端串扰和远端串扰随着间距的减小而增大。

这是因为两线间的互容Cm 和互感Lm 随着间距的减小而增大，导致总串扰增大，则在实际设计中可以通过增大线间距来抑制串扰。

2.2 耦合长度对串扰的影响保持其他参数不变，线宽为6mil，线间距为10mil，信号上升时间为1ns，线到参考平面距离为10mil。

设置两条传输线的耦合长度分别为1in 和3in，仿真结果如下：从上图可以看出，随着耦合距离的增大，串扰随之增大。

所以易受干扰的网络应该尽量避免与干扰强的网络长距离并行。

2.3 信号上升时间对串扰的影响保持其他参数不变，线宽为6mil，线间距为10mil，线长为3in，线到参考平面距离为10mil。

设置驱动信号上升时间分别为1ns 和3ns，仿真结果如下：从仿真结果可以看出，随着上升时间的减小，串扰越来越严重。

使用Allegro SI分析串扰1 概要高速电路板在进行信号完整性分析的时候，和反射一起的串扰噪声的影响也必须考虑。

本文将介绍串扰噪声的理论基础及如何使用Allegro PCB SI对串扰进行分析：2 所谓串扰噪声※ Aggressor 入侵网络※ Victim 受害网络众所周知，信号传输线路周围有电磁场发生。

当有多个传输线并行布线时，各自的电磁场互相作用、信号间的能量相互作用产生的信号波动。

我们称为串扰噪声。

引起串扰噪声的原因、与耦合电容(互感电容) 与耦合电感(互感电感)是密切相关的。

互容是引起串扰的一个重要因素,互容是两导体间简单的电场耦合,这种耦合在电路模型中以互容的形式表现出来。

互容将产生一个与入侵线上电压变换率成正比的噪声电流到受害线：互感是受到Aggressor导线上电流产生的电磁场的影响，在静止的Victim导线上产生感应电流的现象。

感应电流一部分向Victim导线的近端（驱动器方向）产生正向的近端串扰，同时一部分感应电流流向Victim导线的远端（接受器方向）产生反向的远端串扰。

这种现象很容易让人联想到，传输线路像一条平静的河面,电场像水，信号像船，传输线路的耦合程度像岸堤的高度（高的岸堤耦合就弱）、波浪的大小表示串扰噪声的大小。

A河,B河,C河的3个河排列流动的时候、考虑如果当船沿着正中的B河前进。

船前进的话水被推到前方、前方的波浪比较激烈（这个和远端串扰对应）。

船后方、是与船一起伸长的航迹。

（这个和近端串扰对应。

）如果B河发生了的波浪、会流向岸堤内的A河。

另一方面、波浪不易进入岸堤高的C河，而产生波浪。

试着考虑如果在这里，船前进的速度变化了，船的速度上升的话根据船的前进发生的波浪将变得更大、作为结果A 河的波浪也变大。

其次，试着考虑B河和并行流的距离长的情况、并行流的距离长、那么流入的水也就多、作为结果A河的波浪变得大。

上面是串扰噪声一个形象的概述，下面我们就用模拟的方法去确认串扰噪声的行为。

高速电路PCB中串扰的仿真分析与抑制对策作者：周劲松来源：《电子世界》2012年第22期【摘要】针对串扰在高速电路印刷电路板（PCB）设计中造成严重的信号完整性问题，介绍一种可尽早发现串扰引起的问题的方法。

首先利用信号完整性仿真软件HyperLynx，建立两条攻击线夹一条受害线的三线平行耦合串扰仿真模型；然后通过仿真分析传输线平行耦合长度、平行耦合间距、传输线类型、信号层与地平面层之间的介质厚度等因素对串扰噪声的影响；最后综合这些影响因素，并根据PCB设计顺序，给出抑制串扰的详细措施。

实践表明，这些措施对高速PCB的设计，具有实用、可靠和提高设计效率的意义。

【关键词】串扰；高速PCB；信号完整性1.引言随着半导体技术的飞速发展，集成电路（IC）的集成规模越来越大，体积越来越小，速率越来越高。

在高速电路印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）中，由于IC芯片时钟频率的不断提高，开关时间迅速缩减，通用处理器的主频已经达到GHz级，开关时间已由微秒级下降到皮秒级，导致高速PCB上的互连线成为具有传输延迟和特征阻抗参数的传输线。

随着电路的噪声容限和时序容限不断减小，高速信号在互连线上传输时将发生反射、延迟、过冲、振铃、地弹、串扰等问题，从而影响到波形质量的完整性和信号时序的完整性，即产生信号完整性问题[1]。

其中，相邻传输线之间的互感和互容引起的串扰耦合噪声对电路性能的影响尤为严重，串扰是导致高速电路PCB中产生信号完整性问题的主要噪声之一，过大的串扰会引起电路的不稳定或时序混乱，甚至导致系统无法正常工作[2]。

为了缩短高速PCB的设计周期，及早发现串扰引起的问题，利用信号完整性仿真软件，对高速电路PCB中三条并行耦合互连线进行了串扰仿真，分析了传输线平行耦合长度、传输线平行耦合间距、传输线类型、信号层与地平面层之间的介质厚度等因素对串扰的影响，根据PCB设计顺序，给出了高速电路PCB设计中抑制串扰的详细措施。

PCB串扰分析示例PCB串扰分析（PCB Crosstalk Analysis）是在PCB设计过程中对信号之间的串扰进行分析和验证的一项重要工作。

串扰是指在PCB中的不同信号线之间出现的相互干扰或干扰现象，可能导致信号失真、噪音增加以及系统性能下降等问题。

因此，通过串扰分析可以及早发现和解决潜在的问题，确保PCB设计的可靠性和稳定性。

下面以一个实际的示例来介绍PCB串扰分析的过程。

假设我们有一个含有多个信号线的PCB板，其中包括时钟信号、数据信号和电源信号等。

我们首先需要绘制出PCB板的电路图，包括所有的信号线连接。

然后，根据电路图，进行布局布线，将不同的信号线分离开来，避免彼此干扰。

接下来，我们将使用一些专业的PCB设计和串扰分析工具，如Altium Designer、Hyperlynx等，进行串扰分析。

首先，我们需要对每个信号线的电压和电流进行建模和仿真。

通过仿真，我们可以得到每个信号线的传输参数，如内阻、电容等。

然后，我们可以使用传输线建模方法来模拟信号线之间的相互耦合和传输特性。

通过建模，我们可以计算得到信号线之间的耦合系数，即串扰系数。

串扰系数表示当一个信号在一个线上驱动时，在相邻线上引起的干扰程度。

接下来，我们可以使用电磁仿真工具对PCB布局进行模拟和仿真。

通过模拟，我们可以分析并评估不同布局方式下的串扰情况。

在模拟和仿真过程中，我们需要关注以下几个方面：1.信号线距离：信号线之间的距离越小，串扰越大。

因此，我们需要合理规划信号线的布局，保持信号线之间的距离。

2.信号线走向：信号线的走向也会影响串扰的程度。

例如，平行走向的信号线会有更大的串扰效应。

因此，我们可以通过改变信号线的走向来减小串扰。

3.信号线层间距离：在多层PCB板设计中，不同层之间的信号线也会相互干扰。

因此，我们需要考虑层间距离的设置，以减小层间串扰。

此外，我们还可以采取一些额外的措施，如使用地平面层、屏蔽罩等，来降低串扰的影响。

1 前言电磁兼容性是电子电器产品一项非常重要的质量指标。

它不仅关系到产品本身的工作可靠性和使用安全性，而且还可能影响其它设备和系统的正常工作，关系到电磁环境和保护问题等。

2 PCB 中的EMC在设备或系统设计的初始阶段,要先明确产品要通过的测试标准要求,以此做为EMC 设计的最终目的,同时从多方面进行电磁兼容设计考虑，把电磁兼容的大部分问题解决在设计定型之前,可得到最高的效费比。

如果等到生产阶段再去解决，非但在技术上带来很大的难度,而且会造成人力、财力和时间的极大浪费。

图1是EMC 设计的效费比图表。

摘要：本文就通过信息产品的PCB LAYOUT 的电源布局不合理而引起的产品辐射骚扰测试超标现象,逐一发现、分析、解决之辐射骚扰超标的问题,然后提出改正之方法并且加以验证之。

最后对以上之现象加以综述,并且对将来类似产品的PCB LAYOUT 提出了建议及见解。

Abstract：This paper makes a discussion on the EMC design rules of power layout by a radiation failure case, then one by one, to find, analyze, and solve the problem of radiation failure, and then make corrections and verification. Finally, the article sums up the above phenomenon and puts forward recommendations and opinions for PCB LAYOUT of similar products in the future.关键词：电磁兼容性；辐射骚扰；印制电路板；电磁干扰Key words：Electromagnetic Compatibility(EMC)；radiated disturbance；PCB；electromagnetic interferencePCB 影响辐射骚扰超标之分析Analysis of the Reason for PCB Impact on Radiated Disturbance Outside the Standard文 | 四川省电子产品监督检验所郭正铭中国赛宝（四川）实验室从图1可以看出,如果前期考虑的很多EMC 措施的话，包括从产品的结构、电路原理图、PCB、软件等多方面的EMC 措施,那这个产品就可能很顺利通过各种标准的EMC 测试,节约了上市时间和产品成本,而且也提高了产品的可靠性。

小间距QFN封装PCB设计串扰抑制分析一、引言随着电路设计高速高密的发展趋势，QFN封装已经有0.5mm pitch甚至更小pitch的应用。

由小间距QFN封装的器件引入的PCB走线扇出区域的串扰问题也随着传输速率的升高而越来越突出。

对于8Gbps及以上的高速应用更应该注意避免此类问题，为高速数字传输链路提供更多裕量。

本文针对PCB设计中由小间距QFN封装引入串扰的抑制方法进行了仿真分析，为此类设计提供参考。

二、问题分析在PCB设计中，QFN封装的器件通常使用微带线从TOP或者BOTTOM层扇出。

对于小间距的QFN封装，需要在扇出区域注意微带线之间的距离以及并行走线的长度。

图一是一个0.5 pitch QFN封装的尺寸标注图。

图二是一个使用0.5mm pitch QFN封装的典型的1.6mm板厚的6层板PCB设计：差分线走线线宽/线距为：8/10，走线距离参考层7mil，板材为FR4.从上述设计我们可以看出，在扇出区域差分对间间距和差分对内的线间距相当，会使差分对间的串扰增大。

图四是上述设计的差分模式的近端串扰和远端串扰的仿真结果，图中D1~D6是差分端口。

从仿真结果可以看出，即使在并行走线较短的情况下，差分端口D1对D2的近端串扰在5GHz超过了-40dB，在10GHz达到了-32dB，远端串扰在15GHz达到了-40dB.对于10Gbps及以上的应用而言，需要对此处的串扰进行优化，将串扰控制到-40dB以下。

三、优化方案分析对于PCB设计来说，比较直接的优化方法是采用紧耦合的差分走线，增加差分对间的走线间距，并减小差分对之间的并行走线距离。

图五是针对上述设计使用紧耦合差分线进行串扰优化的一个实例：图六是上述设计的差分模式的近端串扰和远端串扰的仿真结果：从优化后的仿真结果可以看出，使用紧耦合并增加差分对之间的间距可以使差分对间的近端串扰在0~20G的频率范围内减小4.8~6.95dB.远端串扰在5G~20G 的频率范围内减小约1.7~5.9dB.除了在布线时拉开差分对之间的间距并减小并行距离之外，我们还可以调整差分线走线层和参考平面的距离来抑制串扰。

PCB布线产生的串扰及其解决办法《装备制造技术))2007年第7期PCB布线产生的串扰及其解决办法黄守宁(广西机电职业技术学院,广西南宁530007)摘要:介绍了电磁耦合的基本原理,定性地分析了串扰的形成杌理,重点分析了串扰的主要因素即后向串扰,给出了串扰的估算公式阐述了PCB设计中解决串扰问题的具体策略.关键词:电磁耦合;串扰;PCB布线中图分类号:TM15文献标识码:A文章编号:1672—545X(2007)07—0121—021电磁耦合原理PCB上的走线对相邻布线的串扰是通过两线间的耦合来产生的.笔者主要讨论电磁耦合原理,并给出降低耦合强度的可行办法.重点介绍和串扰相关的非传导方式.它包含电场耦合,电磁耦合,电一磁混合耦合三种模式.1.1电场耦合电场的耦合模型如图1所示:Vn等效电路图1电场的耦合模型其中:Cl,C2为线路自身分布电容,Cr为线问分布电容.从等效电路可以算出耦合的干扰电压:由此式可得干扰电压和信号频率的关系如图2:CTf图2干扰电压和信号频率的关系图3简化模型从图可知,在低频时耦合的干扰信号较少.将模型再度简化如图3所示.收稿日期:2007-05—17作者简介:黄守宁,广西机电职业技术学院教师.其中:CT--CF+C2,V§Vs斋I_,cT,VN=Re3xJ∞竹'"'综上所述,可以找到抑制电场耦合的方法:那就是尽可能降低导线间的分布电容.比如:可以加大导线间的距离,也可以缩短导线间并行的长度,或者让走线尽量靠近接地平面,或者在两根导线问加隔离地线等.另外,在不影响系统性能的前提下,也可以降低的值,使用上升沿较缓的器件.当然,降低负载阻抗也是减小电场耦合的有效手段.1.2磁场耦合当变化的磁力线穿过一个闭合回路,在此会产生感应电压,而两根导线之间的磁场耦合通常由下式决定:dVr,r-Mx其中:M是互感.由电磁场理论可知,互感M跟导线的长度,形状以及离地面的高度等因素有关.如图4所示.走线l走线2地平面图4互感的影响因素也就是说,地面上两根圆导线间的互感由平行导线到地的距离以及两导线间的距离决定的.从上面的分析,可以得出减少磁场耦合的方法:(1)减少回路所涵盖的面积;(2)使回路和干扰源的距离尽可能远;(3)使回路方向与磁场方向平行;(4)降低磁场干扰源的强度;(5)减少回路间的互感,而要减少回路间的互感,可以采取将两导线的间距拉大;缩短导线的长度;使导线尽可能接近地平面;使各自磁场方向相互垂直等方法,如图5所示.(6)加屏蔽线,如图6所示.121EquipmentManufaetringTechnologyNO.7,2007GNDraCe…一GND图5减少回路间互感的方法图6加屏蔽改善互感的方法1.3混合形式如图7所示:RstL】图7混合形式在低频的条件下,可以将混合的模型理解为电场和磁场的叠加.而在高频的条件下,应采用传输线的理论进行分析,也就是说,将每一根耦合线路用电容,电感元件来替代.可以通过比较耦合线路的长度和线路上信号的波长来区分高频和低频. 在实际电路中,往往是电场耦合与磁场耦合同时存在,可以通过接收电路阻抗的大小来判断哪一种耦合方式占优势:(1)当接收电路为高阻抗时,电场耦合占优势;(2)当接收电路为低阻抗时,磁场耦合占优势.当然,也有可能这两种耦合形式均不占优势或者是没有哪一种耦合形式占明显优势.2串扰形成机理剖析2.1串扰的形成过程笔者用离散的方式讨论有关串扰的形成机理,并给出解决串扰问题的重要原则.在PCB设计中串扰是一个复杂的问题,而且不易独立测量;串扰,反射和EMC问题往往同时存在,相互影响.影响串扰问题的三个要素是侵害网络,被侵害网络和电磁耦合;考察图8所示的情况:A—B囊动舅￡C-D馥扰线图8串扰问题的三个要素在图中的一段走线A—B,在A端有一个驱动源,假设有一个脉冲沿A向B移动,现在的位置是X点.与走线A—B并行的有另外一根导线c—D,假设它是受干扰走线,那么在X 点,A—B与c—D可能就会产生耦合.两条导线之间存在分布电容,会有一些电容性耦合.同时122这两根平行走线存在互感,所以也存在一些电感性耦合.对于电阻性耦合,因为多数PCB设计中介质都是较好的绝缘体,所以这一点基本可以不考虑.从上一部分的论述中可以知道,无论电容性耦合还是电感性耦合,它们都会随线间距的增大而减少,由此,可以得到了第一条原则:准则1:其他条件不变,增大线间距有利于减少串扰.沿A—B传输的信号对c—D产生的干扰,源于A—B中信号的交流分量,静态的直流分量是不能在两条导线问产生耦合的.耦合的强度与A～B中传输的信号的频率(或者谐波分量的频率)有直接关系,由此可以得到了第二条原则:准则2:较低的频率或较缓的上升沿有助于减小线问串扰.2.2串扰主要因素串扰的主要因素可以概括为以下几个方面:(1)互容耦合导致的串扰:记为,由线间的容性耦合产生的,在被扰走线中沿前后两方向以相同的极性传输;(2)互感耦合导致的串扰:记为,由线间的感性耦合产生的,在被扰走线中沿前后两方向以相反的极性进行移动. (3)串扰的方向性:串扰信号的传输在前后两向都存在.互容和互感所产生的前向串扰信号幅度上接近,极性上相反,所以合成的串扰趋于消失.而它们产生的后向串扰信号幅度上近似,切极性上相同,所以合成的信号相互叠加增强.(4)串扰的强度:前向串扰与驱动线A—B的驱动脉冲信号相似,其强度随耦合长度的增加而变大;而后向串扰强度有上限,它随耦合长度增长到一定幅度后就不再随耦合长度增长而变化.(5)物理环境:如果两根线被包含在一个均匀的介质中(比如带状线环境),容性和感性的前向串扰分量幅度几乎完全相等且相互抵消,因此,一般无需担心均匀介质环境中的前向串扰问题.如果周围环境介质不均匀,那么感性分量很可能大于容性分量.由此可以得到了第三条原则:准则3:带状线环境有助于解决前向串扰问题.2.3PCB设计中串扰问题的解决对策2.3.1解决串扰问题的思路对于一个具体的设计,首先要对可能受串扰影响的部分进行评估,比如设计中某部分可能存在较长的平行走线,信号的速率较高,信号的摆幅较小.是否存在非同步系统的信号或同步系统中的非同步信号相距较近等.其次要确定被相关器件接收端的噪声容限,以确定串扰幅度的控制范围.2.3.2解决串扰问题的对策解决串扰问题应该从以下两个方面来考虑:(1)幅度控制从PCB布线的角度,可以采用前文中谈到的加大线间距的方法减少串扰幅度.串扰的幅度小于器件的噪声容限,那么串扰就不会对信号的判决造成影响;一味地追求把串扰幅度降低是没有多大意义的.(2)时序控制仔细观察信号的时序关系,在时序上设法避开串扰脉冲的[下转第124页】EquipmentManufactringTechnologyNO.7,2007该方法适用于三相绕组中剩磁为零,以及三相独立控制和闸的情况.文献[2】对这种合闸策略进行了仿真,励磁涌流的幅值最大可削减98%.2.3延时合闸策略实施这种合闸策略时,一相先合闸,另外两相在2～3工频周期后合闸.延迟合闸策略利用了变压器铁芯磁通平衡效应. 设A相先合闸,则B,C两相中产生的感应磁通将不同.如图2 所示,B,C两相的感应磁通从各自的剩磁开始在同一方向上延其磁滞回线运动.则C相将先达到饱和点,而B相仍处在其磁滞回线的线性部分.此时,由于变压器的非线性,C相绕组的电感将大于B组绕组的电感,则C组绕组的电压将小于B组绕组的电压,所以,B组绕组中磁通将增长较快,最后,C组和B组的磁通将趋相等,从而也消除了两相中剩磁的作用,这也称作铁芯磁通的平衡效应.兹通A相B相c相l{77电流/\l;..—初始剩磁通图2A相先合闸,B,C两相延迟合闸的磁通变化规律该方法实用于已知单相绕组中的剩磁,三相独立合闸的情况.文献[啊这种合闸策略进行了仿真,励磁涌流的幅值最大可削减98%.3结论通过对电力变压器励磁涌流产生机理的分析,介绍了利用控制三相开关合闸时间来削减励磁涌流的方法,可以加深人们对电力变压器励磁涌流的认识.但在如何削弱电力变压器的励磁涌流的研究中,还有许多路要走,其发展空间非常大.还有诸如内插电阻法,改变绕组的分布法等来削减励磁涌流,需要在今后工作中做更深入的研究.参考文献:【1]孙志杰,陈云仑.波形对称原理的变压器差动保护叨.电力系统自动化,1996,20(4):42—46.f2]JHBrunke,KJFrohlich.EliminationofTransformerInrushCurrents byControlledSwitching,PartII:ApplicationandPerformanceComid—erations[J].IEEETrans.PowerDeliv,2001,16(2):281--285.【3]沈玲岩,王维俭.计及铁磁非线性的三相变压器励磁涌流的仿真研究[J].清华大学,1989,29(4):19—23.【4]CB瓦需京斯基.变压器的理论与计算【M].北京:机械工业出版社,1983.【5]JesusRicoJ,EnriqueAeh~ManuelMadriga1.TheStudyofInrushCur—rentPhenomenonUsingOperationalMatrices叨.IEEETRANSACTION- SONPOWERDELlVERY,2001,16(2):231—237. DiscussionOfExcitationInrushCurrentOfPowerTransformerCHENZhen-hua(GuigangPowerSupplyBureau,GuangxiPowerGridCorporation,GuigangGuangxi53710 0,China)Abstract:TheexcitationinrushCUrrentincreasesharplywhenthetransformerclosingunder theconditionofno-load.Thetransformerwork—ingwillbeaffectedbyit.Themechanismwhichcausestheexcitationinrushcurrentwasanalyz edinthispaper,andamethodthatcontrollingtheclosingtimeofthethree-phaseswitchtoreducetheexcitationinrushcurrentwasintroduce d.Keywords:Powertransformer;,Excitationinrushcurrent;Three—phaseswitcho●o●o●o●o●o●o●o●o●o●o●o●o●o●o●o●◇●◇●◇●o●o●◇●o●o●o●o●o●◇●o●o●o●o●o●o.o.o●o●o.o.o●o●o●o.o.o●o●[上接第122页】影响:在同步系统中,数据的采样是由时钟的边沿触发的,如果数据线上串扰发生位置距时钟有效边沿有一个足够长的时间,那么串扰导致的误判也不会对数据产生多大的影响.当然,这里的时钟信号,帧同步等就成了问题的关键,如果它们受到串扰影响而产生错误,那么,被它们同步的系统也将会出现问题.对于这些信号,应该采取特殊的措施,减少可能发生的串扰,例如让它们远离有可能形成干扰的信号走线.类似的,对于不属于一个同步系统的信号线路,它们之间的串扰应当引起关注.参考文献:【1]曾峰,候亚宁,曾凡雨.印刷电路板(PCB)设计与制作【M].北京:电子工业出版社,2002.[2]阎石.数字电子技术基础(第四版)【M].北京:高等教育出版社,1998.CoherentCrosstalkofPCBRouteandItsSolutionHUANGShou—ning (GuangxiTechnologicalCollegeofMachineryandElectricity,Nanning530007,China) Abstract:ThebasicprincipleofelectromagneticcouplingWasintroducedandtheformation mechanismofcoherentcrosstalkwasanalyzedinthispaper.Themainfactomthatcausethecoherentcrosstalkwereanalyzedindetailanditscal culationformulaWasgiven.Asolutiontothe coherentcrosstalkwaspresented.Keywords:Electromagneticcoupling;Coherentcrosstalk;PCBroute124。

pcb相邻过孔的串扰## Crosstalk of Adjacent Vias on PCBs.Crosstalk is an undesirable phenomenon in high-speed printed circuit boards (PCBs) that occurs when signals from one trace couple to another. This can cause errors in data transmission, signal integrity issues, and increased electromagnetic interference (EMI). Crosstalk isparticularly problematic when the traces are closely spaced, such as in the case of adjacent vias.Causes of Crosstalk in Adjacent Vias.There are several factors that can contribute to crosstalk between adjacent vias, including:Capacitive coupling: This occurs when the electric fields from one via capacitively couple to another via.This is the most common type of crosstalk in PCBs.Inductive coupling: This occurs when the magnetic fields from one via inductively couple to another via. This is less common than capacitive coupling, but it can be significant in high-frequency applications.Conductive coupling: This occurs when a physical connection forms between two vias. This can happen due to manufacturing defects or damage to the PCB.Effects of Crosstalk.Crosstalk can have a number of negative effects on PCB performance, including:Data errors: Crosstalk can cause errors in data transmission by corrupting the signal.Signal integrity issues: Crosstalk can affect the signal integrity of a trace, causing it to become distorted or delayed.Increased EMI: Crosstalk can increase the EMI emittedby a PCB, which can lead to compliance issues.Mitigating Crosstalk.There are several techniques that can be used to mitigate crosstalk in PCBs, including:Increasing the spacing between vias: Increasing the spacing between vias reduces the capacitive and inductive coupling between them.Using guard traces: Guard traces are additional traces that are placed around the signal traces to shield them from crosstalk.Using differential signaling: Differential signaling uses two complementary signals that are transmitted on adjacent traces. This helps to cancel out any crosstalk between the traces.Using a ground plane: A ground plane is a copper layer that is placed on the PCB to act as a reference for thesignal traces. This helps to reduce capacitive coupling between the traces.By following these guidelines, you can help to minimize crosstalk in your PCBs and ensure that they performreliably in high-speed applications.## 相邻过孔的 PCB 串扰。

何谓串扰
串扰
串扰是由于线路之间的耦合引发的信号和噪声等的传播，也称为“串音干扰”。

特别是“串音”在模拟通讯时代是字如其意、一目了
然的表达。

两根线（也包括PCB的薄膜布线）独立的情况下，相互间应该不会有电气信号和噪声等的影响，但尤其是两根线平行的情况下，会因存在于线间的杂散（寄生）电容和互感而引发干扰。

所以，串扰也可以理解为感应噪声。

线间耦合有杂散（寄生）电容引发的电容（静电）耦合和互感引发的电感（电磁）耦合。

这些耦合现象会引发干扰。

下图为每种耦合的示意图以及最简化的等效电路。

上图中用公式给出了将两者从噪声源的布线模式1到附近的布
线模式2所产生的噪声电压Vn。

R为电阻，C为电容，M为互感，Vs
为噪声源电压，Is为噪声源电流。

在这里请记住，平行的布线间会发生串扰。

顺便提一下，如果布线是正交结构，则杂散电容和互感都会显著减少。

串扰印制电路板上装有多个集成电路，且部分元件功耗较大，地线出现较大电位差，形成公共阻抗干扰!进行印制板的电磁兼容性设计，应根据噪声的不同特点，正确选用抗扰器件：用二极管和压敏电阻等吸收浪涌电压，用隔离变压器等隔离电源噪声，用线路滤波器等滤除一定频段的干扰信号，用电阻器、电容器、电感器等元件的组合对干扰电压或电流进行旁路、吸收、隔离、滤除、去耦等处理。

如果抗扰器件运用不当，那么不但不能有效减少干扰，甚至还会成为新的干扰源。

什么是串扰(crosstalk)?串扰是两条信号线之间的耦合，信号线之间的互感和互容引起线上的噪声，一般可以直接理解成电信号间的一种干扰。

容性耦合引发耦合电流，而感性耦合引发耦合电压。

PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。

什么是近端串扰(NEXT)?当电流在一条导线中流通时，会产生一定的电磁场，干扰相邻导线上的信号。

频率越高这种影响就越大。

双绞线就是利用两条导线绞合在一起后，因为相位相差180度的原因而抵消相互间的干扰的。

绞距越紧则抵消效果越佳，也就越能支持较高的数据传输速率。

近端串扰是指在与发送端处于同一边的接收端处所感应到的从发送线上感应过来的串扰信号。

在串扰信号过大时，接收器将无法判别信号是远端传送来的微弱信号还是串扰杂讯。

需要注意的是，表示低NEXT时的值越大(如45dB)，发送的信号与串扰信号幅度差就越大，高NEXT的值就越小(如20dB)，而这是要设法避免的。

为了符合5类规格，在电缆端接处的非绞接部分长度不能超过13米。

通常会产生过量NEXT的原因有：使用不是绞线的跳线。

没有按规定压接终端。

使用老式的66接线块。

使用非数据级的连接器。

使用语音级的电缆。

使用插座对插座的耦合器。

另外，要特别注意，在链路两端测量NEXT值时，尤其在长度大于40米时，远端的串扰会被链路的衰减所抵消，而无法在近端测量到其NEXT值。

在链路两端测量到的NEXT值是不一样的，因此所有的测试标准都要求在链路两端测量NEXT值在所有的信号完整性问题中，串扰现象是非常普遍的。

在实际的研究中，我们归纳起来，主要有四方面的干扰存在，主要有电源噪声、传输线干扰、耦合、电磁干扰（EMI）四个方面。

通过分析高频PCB的各种干扰问题，结合工作中实践，提出了有效的解决方案。

一、电源噪声高频电路中，电源所带有的噪声对高频信号影响尤为明显。

因此，首先要求电源是低噪声的。

在这里，干净的地和干净的电源同样重要，为什么呢？电源特性如图1所示。

很明显，电源是具有一定阻抗的，并且阻抗是分布在整个电源上的，因此，噪声也会叠加在电源上。

那么我们就应该尽可能地减小电源的阻抗，所以最好要有专有的电源层和接地层。

在高频电路设计中，电源以层的形式设计，在大多数情况下都比以总线的形式设计要好得多，这样回路总可以沿着阻抗最小的路径走。

此外电源板还得为PCB上所有产生和接受的信号提供一个信号回路，这样可以最小化信号回路，从而减小噪声，这点常常为低频电路设计人员所忽视。

PCB设计中消除电源噪声的方法有如下几种。

1、注意板上通孔：通孔使得电源层上需要刻蚀开口以留出空间给通孔通过。

而如果电源层开口过大，势必影响信号回路，信号被迫绕开，回路面积增大，噪声加大。

同时如果一些信号线都集中在开口附近，共用这一段回路，公共阻抗将引发串扰。

2、连接线需要足够多的地线：每一信号需要有自己的专有的信号回路，而且信号和回路的环路面积尽可能小，也就是说信号与回路要并行。

3、模拟与数字电源的电源要分开：高频器件一般对数字噪音非常敏感，所以两者要分开，在电源的入口处接在一起，若信号要跨越模拟和数字两部分的话，可以在信号跨越处放置一条回路以减小环路面积。

4、避免分开的电源在不同层间重叠：否则电路噪声很容易通过寄生电容耦合过去。

5、隔离敏感元件：如PLL。

6、放置电源线：为减小信号回路，通过放置电源线在信号线边上来实现减小噪声。

二、传输线在PCB中只可能出现两种传输线：带状线和微波线，传输线最大的问题就是反射，反射会引发出很多问题，例如负载信号将是原信号与回波信号的叠加，增加信号分析的难度；反射会引起回波损耗（回损），其对信号产生的影响与加性噪声干扰产生的影响同样严重：1、信号反射回信号源会增加系统噪声，使接收机更加难以将噪声和信号区分开来；2、任何反射信号基本上都会使信号质量降低，都会使输入信号形状上发生变化。

PCB串扰分析及抑制方法XXX摘要：技术进步带来设计的挑战，在高速、高密度 PCB设计中，串扰问题日益突出。

本文就串扰原理和对信号完整性影响进行分析，在此基础上提出了PCB设计中抑制串扰的多种方法，并针对利用微分电路减小PCB串扰的方法进行深入分析，同时给出了该方法中微分电路R、C取值的近似计算公式，此方法代价低，易于实现。

关键词：PCB串扰；抑制方法；微分电路The analysis of PCB crosstalk and its cinhibition methodsXXXAbstract: Technological advances bring design challenges. In high speed, high density PCB designing, crosstalk problem increasingly prominents. This paper analysis the principle of crosstalk and impact on signal integrity, based on this, raises a variety of ways to suppress crosstalk in the PCB design, analysis the method of using differential circuit reduce PCB crosstalk in-depth, and presents the method of differential circuit R, C values approximate calculation formula, the cost of this method is low, and it’s easy to implement.Keywords: PCB crosstalk; Inhibition method; Differential circuit1 引言随着电子产品功能的日益复杂和性能的不断提高，印刷电路板的密度和其相关器件的频率都不断攀升，保持并提高系统的速度与性能成为设计者面前的一个重要课题。