Ameya360 發表於 2020-12-09 14:39:24
本文主要介紹PCB設計中常見的「3W原則」。
什麼是「3W原則」
在PCB設計時，為了減少線間串擾，經常會聽說「3W原則」、「20H原則」、「五五規則」等，下面就具體來介紹一下3W原則。3W原則其實就是為了減小串擾，讓走線與走線之間保持3倍線寬的間距，這就是所謂的3W規則。
為什麼選擇「3W」
正常情況下，如果可以保證兩條走線的間距足夠大，是可以消除串擾的，但是實際設計中沒法實現線間距足夠大，因此就出現了「走線間距與串擾」之間的平衡，而當線中心間距不小於3倍線寬時，就可保持大部分電場不互相干擾了，滿足3W原則能使信號間的串擾減少65~70%，而滿足10W則能使信號間的串擾減少近98%。
下面是針對NEXT和FEXT相對於走線間距的仿真，線寬均為5mil。
從串擾成因的角度考慮，要有效防止串擾，該間距與疊層高度、導線線寬均有關係。對於下面的1.6mm的常規四層板，中間兩層為平面層，走線與參考平面間的距離約為(5~10mil)，對於5mil線寬，3W是可以滿足的；但對於1.6mm的兩層板，走線與參考層的距離可能得到(50~60mil)，對於5mil的線寬，3W對高速信號走線顯然是不夠的。
因此3W原則是基於一定條件的一個折中選擇，有時可能3W就足夠了，有時可能需要更寬的間距。
為了將串擾限制在可接受的範圍內，對於帶狀線，一般要求走線的間距最好大於走線到參考平面的距離；對於微帶線，一般要求走線的間距最好大於走線到參考平面距離的兩倍。
哪些信號需要遵循「3W原則」
根據上面的分析，那麼在實際PCB設計時，到底哪些信號需要滿足「3W原則」呢，哪些信號又不需要呢？
對於兩層板，由於密度不大，信號速率不高（如果不是，那肯定不會選兩層板了），在滿足工藝及阻抗的情況下，走線儘量粗，間距儘量遠即可。
對於多層板，3W原則是指多個高速信號線長距離走線的時候，其間距應該遵循3W原則，例如時鐘線，差分線，高速信號線，復位信號線及其他系統關鍵信號線需要遵循3W原則，對於某些要求較高的信號線，可能還需要滿足5W原則，而對於普通的信號線，則根據布線密度適時調整走線間距，並不是板上所有的布線都要強制符合3W原則。
編輯：hfy
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