做 PCB 设计时,是不是经常遇到这样的情况:明明单独测试每个信号都正常,一整合到一块板子上,就出现信号失真、误码率飙升的问题?这大概率是走线串扰在搞鬼!串扰是指相邻走线之间的电磁耦合现象,会严重影响信号完整性,尤其是高速 PCB。分享 4 个彻底解决串扰问题的走线技巧,让你的 PCB 告别干扰。
首先,拉开走线间距,减少耦合面积。串扰的强度和走线间距成反比,和耦合长度成正比。根据捷配 PCB 串扰计算公式,当走线间距大于 3 倍线宽时,串扰强度会降低 70% 以上;当间距大于 5 倍线宽时,串扰基本可以忽略不计。因此,在布局布线时,高速信号走线要尽量远离其他信号,尤其是敏感的模拟信号和时钟信号。比如 DDR4 的地址线和数据线,间距要至少保持在 8mil 以上,耦合长度控制在走线总长的 1/3 以内,这样能有效降低串扰风险。
其次,利用地线隔离,切断耦合路径。如果 PCB 空间有限,无法拉开走线间距,就可以采用 “地线隔离” 的方法。在两条易受干扰的走线之间,布一条完整的地线,并将地线两端接地,这样地线就能起到屏蔽作用,切断相邻走线的电磁耦合路径。捷配 PCB 设计规范推荐,对于高频信号走线,采用 “地线隔离带” 的方式,隔离带的宽度不小于 2 倍线宽,且要保证隔离带的连续性,避免断开。比如在射频信号走线和数字信号走线之间加地线隔离,能显著降低串扰。
第三,控制走线长度,避免谐振效应。走线长度和信号波长的比例,是影响串扰的关键因素。当走线长度接近信号波长的 1/4 时,会产生谐振效应,串扰强度会急剧增加。因此,高速信号走线要尽量缩短长度,避免长距离布线。比如 1GHz 的信号,波长约为 30cm,其 1/4 波长就是 7.5cm,因此这类信号的走线长度要控制在 7.5cm 以内。如果必须长距离布线,要采用阻抗匹配的方式,在走线两端加终端电阻,抑制信号反射和串扰。捷配 PCB 智造的高速 PCB 设计服务,会通过仿真软件提前模拟走线长度对串扰的影响,优化走线方案。
第四,分层布线,利用内层屏蔽。多层 PCB 相比单层 PCB,解决串扰的优势更明显。可以将高速信号走线布在表层,内层布置地线或电源层,利用内层铜皮的屏蔽作用,减少信号向外辐射,同时也能阻挡外部信号的干扰。比如将时钟信号走表层,下方对应内层的地线层,这样地线层就能吸收时钟信号的电磁辐射,降低对其他走线的串扰。捷配 PCB 智造的多层板工艺,支持 2-32 层 PCB 定制,内层铜厚和走线精度均可按需调整,满足高速 PCB 的屏蔽需求。