串扰

工程界常常使用保护地线进行隔离，来抑制信号间的相互干扰。的确，保护地线有时能够提高信号间的隔离度，但是保护地线并不是总是有效的，有时甚至反而会使干扰更加恶化。使用保护地线必须根据实际情况仔细分析，并认真处理。

保护地线是指在两个信号线之间插入一根网络为GND的走线，用于将两个信号隔离开，地线两端打GND过孔和GND平面相连，如图所示。有时敏感信号的两侧都放置保护地线。

要想加入保护地线，首先必须把两个信号线的间距拉开到足以容纳一根保护地线的空间，由于拉开了信号线的间距，即使不插入保护地线，也会减小串扰。插入保护地线会有多大的作用？

低频模拟信号包地

我们来看表层微带线情况下串扰的大小。假设走线是50Ω阻抗控制的，线宽为6mil，介质厚度为3.6mil，介电常数为4.5。并假设两路信号都是载波频率为30Mhz，带宽为2Mhz的模拟信号。

信号完整性的定义 定义：信号完整性（Signal Integrity,简称SI）是指在信号线上的信号质量。差的信号完整性不是由某一单一因素导致的，而是板级设计中多种因素共同 引起的。当电路中信号能以要求的时序、持续时间和电压幅度到达接收端时，该电路就有很好的信号完整性。当信号不能正常响应时，就出现了信号完整性问题。

信号完整性包含：

1、波形完整性（Waveform integrity）

2、时序完整性（Timing integrity）

3、电源完整性（Power integrity）

信号完整性分析的目的就是用最小的成本，最快的时间使产品达到波形完 整性、时序完整性、电源完整性的要求。

我们知道：电源不稳定、电源的干扰、信号间的串扰、信号传输过程中的反射，这些都会让信号产生畸变，看下面这张图，你就会知道理想的信号，经过：反射、串扰、抖动，最后变成什么鬼。

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。

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：

关于串扰，之前发布过两篇文章，但都浅尝辄止，本文试图从串扰的根本原理出发，重新探讨串扰话题，为高级篇。

提到串扰，对于大多数信号完整性工程师来说，首先想到的应该就是图1所示的典型的串扰原理图和图2所示的典型的串扰波形。

为了更好的理解和解释串扰的各种概念，今天尝试对串扰进行仿真，选择最简单易用的HyperLynx进行一系列的串扰仿真。

1、微带线串扰仿真

1）仿真模型

在HyperLynx中搭建如下电路，U1为驱动端，电路模型为CMOS, 3.3V, 上升沿驱动，U2为接收模式。

在HyperLynx中通过对叠层进行设置，设置传输线为微带线，传输线线宽为9 mil, 线间距为8 mil, 距离走线下方参考层的高度为5 mil, 相对介电常数为3.9，线长为68 inch, 传输延时为10 ns。

仿真结果如下：

1、串扰的概念

串扰是信号完整性中最基本的现象之一，尤其现在大多数电子产品越来越小，PCB板上走线密度越来越大，信号速率越来越高，串扰问题也越来越困扰SI工程师。

到底什么是串扰呢，我们从最直观的一个波形开始，看一看串扰到底会引起什么问题，下图黄色圈内的波形即为受到串扰影响的信号，在信号高电平或低电平产生毛刺，从而影响系统稳定性。

我们知道，当信号沿传输线传播时，在信号路径和返回路径之间将产生电力线；围绕在信号路径和返回路径周围也会产生磁力线。这些电场和磁场还会延伸到周围的空间。这些延伸出去的场被称为边缘场，如果另外一根信号线刚好在边缘场范围之内的话，就会受到干扰，这样的一种耦合效应我们就称为串扰。