高速PCB设计中的串扰分析与控制

　　串扰可以定义为来自邻近信号对某个信号通路的干扰。其耦合通路是以互容和互感为特征的。在高速PCB线路中串扰会改变系统总线的传输性能，串扰会将噪声感应耦合到其他的传输线上，会降低信号的完整性，导致噪声容限变小，过大的串扰会引电路的误触发，导致系统无法正常工作。

　　当前，日渐精细的半导体工艺使得晶体管尺寸越来越小，因而器件的信号跳变沿也就越来越快，从而导致高速数字电路系统设计领域信号完整性问题以及电磁兼容性方面的问题日趋严重。信号完整性问题主要包括传输线效应，如反射、时延、振铃、信号的过冲与下冲以及信号之间的串扰等，其中信号串扰最为复杂，涉及因素多、计算复杂而难以控制。所以今天的电子产品设计迫切需要区别于传统设计环境、设计流程和设计方法的全新思路、流程、方法和技术。

　　物理分析与验证对于确保复杂、高速PCB板级和系统级设计的成功起到越来越关键的作用。这里将介绍在信号完整性分析中抑制和改善信号串扰的方法，以及电气规则驱动的高速PCB布线技术实现信号串扰控制的设计策略。

　　高速PCB设计规则通常分两种：物理规则和电气规则。所谓物理规则是指设计工程师指定基于物理尺寸的某些设计规则。而电气规则是指有关电特性或者电性能方面的设计规则。电气规则直接驱动的高速PCB布线器对于确保高速设计信号完整性来说非常重要，设计工程师的设计最终必须满足的是电气规则而不是物理规则，最终的物理设计实现满足设计的电气规则要求才是最本质的。

　　信号之间由于电磁场的相互祸合而产生的不期望的噪声电压信号称为信号串扰。串扰超出一定的值将可能引发电路误动作从而导致系统无法正常工作。解决串扰问题主要有：在可能的情况下降低信号沿的变换速率;采用屏蔽措施;合理设置层和布线;阻抗匹配等。

　　信号之间的串扰并非唯一由并行信号之间走线的长度来决定，还取决于信号的流向、并行线段所处的位置，以及有无匹配等多种因素。其次，在这些规则转换时几乎不可能同时考虑多方面的影响，如在考虑信号串扰时很难同时考虑到周围所有相关信号线的影响。这两方面的情况就决定了基于物理规则的高速布线器在高速、高复杂度的PCB系统设计中将存在很大的问题，而真正基于电气规则驱动的高速PCB布线器就较好地解决了这方面的问题。

　　总之，高速PCB板级、系统级设计是一个复杂的过程，包括信号串扰在内的信号完整性问题带来设计观念、设计思路、设计流程以及设计手段的变革。确保在高速系统设计中迅速发现问题、解决问题，并且指导在新的设计中预防问题的出现已经成为今天高速系统设计的主流。