クロストークを防ぐ方法

クロストークとは

基板の配線パターンにおけるクロストーク

図のように、近接するパターン同士が互いの容量あるいは誘導により結合し合い影響する現象です。

配線パターンはC成分とL成分の双方を含むので、同層、異層間に係らずこの現象はおこり得ます。

信号が通る配線、例えばクロックライン等は、この図のソースラインとなり、隣接するラインに影響を与えてしまいます。

通常、間にガードラインを入れたり十分な間隔を取る事で対策をしますが、その対策方法をまとめると下記のようになります。

  1. 部品配置の際に互いの素子間を最短になるように配慮する
  2. 平行に走る部分の配線を短くする
  3. RF高調波成分を多く含むラインは終端する
  4. 隣接層で信号を配線する場合は、直交する方向で配線するルールとする
  5. ラインのインピーダンスを下げる
  6. 駆動レベルを低くする
  7. 高速のクロックやI/Oなど高ノイズ放射体に値するラインは層を分けて他の信号線と分離する
  8. 高速伝送線路の場合、RLCで構成される共振回路で終端する
  9. ソースラインとGNDパターン(ガードラインやグランドプレーン等)の距離を短くする

このような基本原則を押さえておくと良いと思います。

一般的に、配線ルールとして3W規則を用いる事が多いですね。

クロストーク3wの規則

このルールを適用するとパターン間は2W以上のクリアアンスが確保されることになり、仮に丁度2Wだとした場合にこの位置は電流磁束の70%境界線を示すことになります。

参考迄に、100%境界線を目指すとすれば10Wルールが必要になります。

近年デバイス電源の低電圧化が進んだ事はクロストーク対策上は是でありますが、軽薄短小の渦中にあって最も大きな課題として取り上げられるEMC,EMI対策においては、クロストークというキーワードがクローズアップされる事が少なくなりました。

これは「ノイズ対策」という大きな課題の中に埋もれてしまっているのでしょう。

この課題そのものが減少している訳では決してありません。電源の低電圧化と同時に信号の高速化がこれほどまでに進化した近年においては、ノイズ対策は多義にわたる課題を飲み込み、束となって大きな試練を私達に与えてくれている訳です。
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