@攻城獅，減小訊號間串擾的方法，你造嗎？

隨著電子設計領域的高速發展，產品越來越小，速率越來越高，訊號完整性越來越成為一個硬體工程師需要考慮的問題。串擾，阻抗匹配等詞彙也成為了硬體工程師的口頭禪。今天，我們就來學習關於串擾的一些知識。

什麼是串擾

串擾（Crosstalk），顧名思義、是指不同訊號互連鏈路之間的相互干擾。對於傳輸線而言，即能量從一條傳輸線耦合到另一條傳輸線上，當不同傳輸線產生的電磁場發生相互作用時就會產生。

串擾中的訊號耦合分為容性耦合和感性耦合，通常感性串擾佔的比例大於容性串擾。

容性耦合會引發驅動電流浪湧，從而導致傳輸線上的反射。

感性耦合會產生地彈和電源噪聲。

在數位電路系統中，串擾現象相當普遍，串擾可以發生在晶片核心、晶片的封裝、PCB板上、接外掛上、以及連線線纜上，只要有臨近的銅互連鏈路，就存在訊號間的電磁場相互作用，從而產生串擾現象。

串擾的危害

串擾可能是資料進行高速傳輸中最重要的一個影響因素了。它是一個訊號對另外一個訊號耦合所產生的一種不受歡迎的能量值。根據麥克斯韋定律，只要有電流的存在，就會有磁場存在，磁場之間的干擾就是串擾的來源。這個感應訊號可能會導致資料傳輸的丟失和傳輸錯誤。 所以串擾對於綜合佈線來說，無疑是個最厲害的天敵。

減小訊號間串擾的方法

我們知道，訊號間的串擾來源於電磁場的互相干擾作用，電場的場強是離訊號源中心越遠則越弱，所以控制訊號間串擾最直接有效的方法就是：

方法一：增加傳輸線或互連鏈路之間的間隔距離，減小串擾

在訊號串擾的控制上通常有“3W規則”、“ 5H規則”的說法，所謂“3W規則”是指傳輸線的間距需要大於3倍的傳輸線線寬W，所謂“5H規則”是指傳輸線的間距需要大於5倍的傳輸線與參考平面的距離H。在實際的PCB設計中，要均衡考慮佈線空間與串擾控制，遵循的規則可以理解為上面“3W”、“ 5H”兩種規則的結合體。

“3H規則”，即傳輸線之間的間距不小於3倍的傳輸線與參考平面的距離H。

另外，訊號在互連鏈路中的傳輸，是存在“迴流路徑”的，電路訊號傳輸必須要形成閉環，它會尋找“環路電感”最小的路徑迴流到源端；對於有著完整參考地平面的PCB板，訊號傳輸線會沿著傳輸線垂直正下方的地平面對應的投影路徑返回源端，這時有著完美參考平面與迴流路徑的傳輸線的抗干擾能力是比較強的，因此：

方法二：讓傳輸線有完整的參考迴流地平面，並且層疊設計上儘可能靠近地平面

結合訊號的反射理論，串擾訊號在到達源端或接收端時，如果互連鏈路匹配不好，就會再產生反射訊號，從而造成在互連鏈路上的多重發射，這些串擾訊號多重反射的結果同樣會疊加到受擾訊號上，造成串擾噪聲的增加，因此：

方法三：傳輸線及互連鏈路的良好匹配設計也能減小串擾

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