By Eric Chen, Graser

【 PCB 設計同步分析 】系列專題將解密六大隱藏分析技巧，幫助 EE、Layout 人員在設計前期階段不需依靠 SI / PI 專家就能做初步的模擬分析，快速找出並排除常見訊號 / 電源問題，提升設計品質和效率。接下來會帶領大家一一解鎖 IR Drop、Coupling、Impedance、Crosstalk、Reflection、Return Path 分析技巧，歡迎共同探討。

因應現今電子產品輕薄短小伴隨追求更高訊號傳輸品質發展趨勢，使得電路板尺寸愈來愈小，各層走線密度也愈來愈大，特別當訊號速度持續加快時，串擾 (Crosstalk) 問題也愈趨嚴重。 串擾會直接影響訊號是否能正確接收，因此如何降低雜訊干擾成了 PCB 設計團隊需面對的重要課題。

本篇將透過設計實例詳解如何使用 Allegro IDA (In-Design Analysis, 設計同步分析) 的 Crosstalk 分析功能，只要搭配零件模型的掛載，EE / Layout 人員就能於設計中同步進行 SI 等級的串擾分析，預先消除常見的訊號串擾問題，並達到更為精確的結果，使設計效率提升，不良機率減少。

本文重點:

	串擾挑戰
	抑制串擾解決之道
	如何設計同步進行 Crosstalk 分析
	零件模型設定訣竅
	Crosstalk 分析結果解析

串擾 (Crosstalk) 挑戰

在傳統的股票交易市場中有眾多的交割員，有的交割員正在電話線上與客戶洽談下單的價格跟張數而滔滔不絕，嗓門特大到讓鄰近專員電話中的客戶都能隱約聽到明牌了。這樣的狀況跟我們現在很多低隔板的辦公室環境有著相同的情境，尤其現在新冠肺炎疫情影響下因為不能群聚或直接面對客戶，所以採用線上或電話會議方式也更趨頻繁。當您周遭剛好有幾位說話很激動且又很投入的同事的話，您就更容易收到此起彼落不同方位的聲壓來源，且若有時同個方向的幾位同時發聲時，那個聲壓的影響會更加乘、更加有感。而這情境若發生於電子產品設計上，就是我們常見的串擾 (Crosstalk) 問題!

串擾，又稱串音干擾，簡言之就是兩傳輸線間的電感/電容耦合現象，訊號在動態線 (active line) 或稱攻擊走線 (aggressor line)，會將一部份的訊號傳到無訊號的靜態線 (又稱受害走線, victim line) 上，而造成耦合干擾問題。如下圖 (1) 例子中傳輸訊號的傳輸線，受害線旁邊攻擊線的工作電壓有的是 1V 有的為 2.5V， 因強度不同，它們對受害或靜態線產生耦合噪音的影響程度也會有不同。

因應現今電子產品輕薄短小伴隨追求更高訊號傳輸品質發展趨勢，使得電路板尺寸愈來愈小，各層走線密度也愈來愈大，特別當訊號傳輸速度持續加快時，串擾問題也愈趨嚴重，如何降低雜訊干擾成了 PCB 設計團隊需面對的重要課題。

抑制串擾解決之道

串擾 (Crosstalk) 直接影響訊號是否能正確接收，對於 PCB 設計更是為一大棘手問題! 為減少串擾，有的會使用 3W 規則規範之，確保線間距夠大使得不相互干擾，不過如同我們在 技巧二 - Coupling 篇 所述 3W 規則下是單純以間距來稽核，其缺點就是準確度不足，並且也易導致成本增加。

當我們再細看串擾分析時，不同的工作電壓位準會有不同的影響強度。不同的相位組合下有的可能反相有機會減低甚或抵消，有的反而因同相影響更放大，或跟受害線是高或低位準也會有不同抗干擾程度的影響。所以我們就需要進行各種干擾設定分析檢查，但不同的方式其準確度也會有所差異，如下圖 (2) 所示，欲往右的方式準確度愈高，即為 串擾評估 (Estimated Xtalk) 和 串擾模擬 (Simulated Xtalk)，但這就需要為零件掛上 Models 才會有零件的行為，以達到更為精確的結果。

因此對 PCB 設計上來說，除了先前介紹過的 Coupling 訊號耦合快篩檢查 之外，若因為干擾源的強度 / 行為等不同，而需要做更細緻的訊號串擾分析的話，如能有一直觀輔助分析工具，只要再搭配零件模型的掛載，其分析上會有零件模型的特性且會考量上述的多種情境，自己就可以於設計中同步進行 SI 等級的串擾分析並達到更為精確的結果，而不需要倚靠 SI 人員，使設計效率提升，不良機率減少。

如何執行 Crosstalk 分析

現在 Allegro 中導入了 Sigrity 專業的模擬分析技術，將 IDA (In-Design Analysis, 設計同步分析) 帶入 PCB 設計流程之中，EE 或 Layout 工程師只需再多掛載零件模型，就可以輕鬆實現 SI 等級的串擾分析，預先並可更精確地掌握設計中的串擾問題!

下方影片先帶你快速瞭解 Allegro 的 Crosstalk 分析工作流程。

( 中文配音 ; 建議開啟音訊聆聽觀看 )

※ 下一期預告：Reflection 分析技巧

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	技巧一 : 電源設計最佳化 IR Drop
	技巧二 : 訊號耦合干擾 Coupling
	技巧三 : 訊號特性阻抗 Impedance