深入剖析：常说的3H原则在PCB设计中的应用
宣布时间：2024-07-15 15:20:04
高速先天生员–黄刚
每一位刚进入PCB行业的同砚，，，，，，，基本上头几个接触到的设计履历就一定少不了“3H”原则 。。 。。。。。虽然各人也都知道，，，，，，，这个原则是为了传输线之间的串扰改善而建设的划定，，，，，，，那就是要求传输线中心到中心的距离知足至少3H的值（也就是空气间距gap大于2H），，，，，，，其中H是传输线到参考平面的距离，，，，，，，着实也就相当于是上下层PP或者CORE的厚度了，，，，，，，就似乎下面的样子 。。 。。。。。
虽然PCB设计工程师自己只会对物理规则认真，，，，，，，差池电气规则认真 。。 。。。。。也就是说，，，，，，，SI工程师定下来“3H”原则后，，，，，，，PCB工程师通过叠层文件知道了H的数值后，，，，，，，然后在组内的高速差分线应用上去就好了 。。 。。。。�？？？？？？ ？？占渲饕闹�“3H”，，，，，，，空间不主要的拉开到“5H”，，，，，，，甚至是惊人的“7H”！总之，，，，，，，PCB工程师只管在PCB国界上实现就完事了 。。 。。。。。
这不有一天，，，，，，，公司内一群勤学的PCB工程师同事找到了Chris，，，，，，，想知道究竟“3H”原则是不是就一定能让高速信号之间的串扰变得很小了，，，，，，，有没有须要做成“5H”甚至“7H”，，，，，，，总之就是，，，，，，，他们想让Chris把物理规则量化成电气规则 。。 。。。。。面临同事的“软磨硬泡”，，，，，，，行呗，，，，，，，那就以他们手头上的这个25Gbps的高速项目为例给他们说道说道 。。 。。。。。
Chris先翻开他们设计文件的叠层，，，，，，，高速线走了许多个内层，，，，，，，结构线宽都相同 。。 。。。。。以L5层高速线为例，，，，，，，上面的core厚度是4mil，，，，，，，下面的PP也差未几4mil 。。 。。。。。然后凭证100欧姆阻抗控制的话，，，，，，，线宽为4.5mil，，，，，，，线间距为7.5mil，，，，，，，如下所示：
那我们把L5层的走线提取到3D模子中去，，，，，，，通过仿真来验证所谓的“3H”原则 。。 。。。。。模子就是下面这样了 。。 。。。。。
那首先我们看看只有一对走线的情形下，，，，，，，去仿真它的电磁场特征，，，，，，，效果如下：
可以看到，，，，，，，电磁场的规模基本上就在差分线中心往左边或者右边3H的距离，，，，，，，H是4mil 。。 。。。。。再远的地方着实就没太多电磁场漫衍了 。。 。。。。。从参考地平面的角度去看也是类似的结论，，，，，，，如下所示，，，，，，，也照旧基本集中在3H的规模 。。 。。。。。
虽然若是把另外一对做到3H原则的差分线一起放进来看，，，，，，，也能有同样的结论，，，，，，，左边这对攻击线的电磁场着实还没波及到右边这对受害线上面去 。。 。。。。。既然电磁场没波及已往，，，，，，，也就说明着实串扰能量也不会许多的转达已往 。。 。。。。。
Chris从电磁场的角度给设计的同事去剖析，，，，，，，他们简直是有一种get到新知识的新鲜感，，，，，，，并且这个场的仿真效果也较量形象，，，，，，，能直观的看到“3H”设计原则的效果，，，，，，，他们看到都纷纷体现 。。 。。。。。 。。 。。。。。 。。 。。。。。赞！
虽然，，，，，，，场的仿真效果着实也照旧个定性的效果了，，，，，，，可能给PCB设计的同事看较量直观，，，，，，，可是并没有起到一个量化的效果 。。 。。。。。若是要量化详细指标的话，，，，，，，还得回到古板的S参数仿真要领，，，，，，，也就是直接举行串扰的频域仿真 。。 。。。。。
Chris对模子赋上一定的扫描变量，，，，，，，看看这两对差分线从最小的“2H”到“3H”再到“5H”（着实Chris还顺带偷偷仿真了“7H”哈）的情形下串扰详细数目的差别！以下就是“2H”、“3H”和“5H”三种case的仿真模子 。。 。。。。。
唰一下，，，，，，，差别差分线间距的串扰仿真效果都完成了，，，，，，，我们把效果放到一起来直观的比照，，，，，，，如下所示：可以看到，，，，，，，2H的情形下串扰就较量大了，，，，，，，只有不到35db，，，，，，，3H的话已经能做到50db，，，，，，，4H和3H着实差别就不大了，，，，，，，若是要往60db去做的话，，，，，，，就要抵达5H的距离，，，，，，，若是继续追求高指标的话，，，，，，，7H可能是你们喜欢的设计哈！
虽然关于25Gbps信号来说，，，，，，，编码方法是NRZ编码，，，，，，，着实3H是够用的了 。。 。。。。。若是在同样基频下要跑到56Gbps-PAM4的话，，，，，，，可能需要往5H做，，，，，，，由于PAM4的串扰的要求照旧较量高的 。。 。。。。。横竖需要做到几多间距，，，，，，，一个是看你们的产品的速率来定，，，，，，，另外就是看设计工程师能不可做到了哈 。。 。。。。。
当Chris把这个量化的S参数效果做出来准备再给设计部的同事展示的时间，，，，，，，发明他们早就跑光了，，，，，，，所有回去继续做他们的设计去了，，，，，，，关于设计工程师来说，，，，，，，知道原理和定性的看到电磁场的效果，，，，，，，他们着实已经知足了……
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