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PCB クロストーク計算ツール

PCB レイアウトのシグナルインテグリティ解析のための PCB トレースのクロストーク結合係数、NEXT、FEXT、および臨界結合長の推定

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公式

K ≈ W/(W+S) × exp(−S/h), NEXT = −20 log₁₀(2/K)

K — Coupling coefficient
W — Trace width (mm)
S — Trace spacing (mm)
h — Dielectric height (mm)
L_crit — Critical length (λ/4) (mm)

仕組み

プリント基板 (PCB) のクロストークは、隣接するトレースの信号が望ましくない電気ノイズを誘発する電磁干渉現象です。これは、信号線が近接して並列に配線され、導体間に電磁結合が生じるためです。誘導ノイズによってシグナルインテグリティが低下し、タイミングエラーや信号の歪みが発生し、システム全体のパフォーマンスが低下する可能性があります。

計算例

次のパラメータを持つ2つの並列PCBトレースを考えてみましょう。トレース間隔 = 0.2 mm、トレース長 = 100 mm、信号周波数 = 10 MHz。クロストーク結合係数の式を使うと、クロストーク = (k * V1)/(1+ インピーダンス比) となり、k は結合係数です。k = 0.05、V1 = 3.3V と仮定すると、誘導クロストーク電圧は約 0.165V となり、大きな干渉が発生する可能性があります。

実践的なヒント

  • ✓配線間隔を広げて電磁結合を最小限に抑える
  • ✓信号層間のグランドプレーンを使用してクロストークを低減
  • ✓ノイズに敏感な回路には差動信号技術を採用
  • ✓電磁界シミュレーションツールを活用して正確なクロストーク予測を実現

よくある間違い

  • ✗高速信号をルーティングするときにトレースの近接性を無視する
  • ✗周波数依存のクロストーク効果を考慮していない
  • ✗信号経路のインピーダンスマッチングを無視

よくある質問

隣接する信号トレース間の近接と並列ルーティングによる電磁結合。
トレース分離を高め、グランドプレーンを使用し、差動信号を実装し、慎重なPCBレイアウト設計を行います。
通常、10 MHzを超える周波数では重要になり、信号レートが高くなると影響が大きくなります。

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