串扰噪声分析

文章摘要：式中，ιsat为饱和长度。在耦合长度小于饱和长度的情况下，瞬时耦合电流和电压将无法达到上述的稳定值。图3 串扰电流信号是向前传播的，信号波前的覆盖区域也是以速度v向前移动的，则产生感应电流的位置也是不断向前移动的，如图4所示将其等效为两个沿微带线、以速度v向前移动的电流源。这两个电流源产生的电流一部分传向近端，形成近端串扰或称为后向串扰，—部分传向远端，形成远端串扰或称为前向串扰。但是，这两个电流源的位置不是固定的，而是以信号传播速度相同的速度向远端移动，所以前向串扰和后向串扰表现为不同的形式。图4 容性串扰和感性串扰容性串扰的近端噪声和远端噪声极性相同，而感性串扰的近端噪声和远端噪声极性则相

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　　式中，ιsat为饱和长度。在耦合长度小于饱和长度的情况下，瞬时耦合电流和电压将无法达到上述的稳定值。

　　图3 串扰电流

　　信号是向前传播的，信号波前的覆盖区域也是以速度v向前移动的，则产生感应电流的位置也是不断向前移动的，如图4所示将其等效为两个沿微带线、以速度v向前移动的电流源。这两个电流源产生的电流一部分传向近端，形成近端串扰或称为后向串扰，—部分传向远端，形成远端串扰或称为前向串扰。但是，这两个电流源的位置不是固定的，而是以信号传播速度相同的速度向远端移动，所以前向串扰和后向串扰表现为不同的形式。

　　图4 容性串扰和感性串扰

　　容性串扰的近端噪声和远端噪声极性相同，而感性串扰的近端噪声和远端噪声极性则相反。通常，容性串扰和感性串扰是同时存在的，总的串扰为二者叠加。对于近端串扰，总的串扰电压为

　　近端串扰出现在信号前沿进入耦合区的瞬间，并不断增大，在信号前沿完全进入耦合区后达到稳定值，经过传输线的延迟TD后，信号到达远端，干扰信号将因信号前沿逐渐走出耦合区而减小、直到消除。但消除前的产生干扰信号将再过TD也就是莎＝2TD时才到达近端。所以，近端串扰始于信号进入耦合区域的时刻，并持续2TD的时间。

　　总的远端串扰噪声电压为

　　由于远端的容性串扰和感性串扰具有相反的极性，所以在远端二者呈现抵消趋势。传向远端的干扰信号和有用信号上升沿同步传输，那么远端串扰始于TD，持续时间为信号的上升或下降时间。

　　在数字系统中，大量的走线相互靠近，串扰也互相叠加起来。对容性串扰而言，走线之间相互屏蔽，因此随着受害线和侵略线间隔的加大，耦合系数下降很快，所以对于一个走线来说，容性串扰通常对于邻近的走线较大而对其他的走线显得很小；对感性串扰而言，因为走线对磁场的屏蔽系数很小，所以耦合系数随距离的增加下降得很慢，因而距离较远的走线之间的感性串扰也比较强。总之，对邻近的走线，容性串扰和感性串扰同时存在且容性串扰通常比较强，而对距离较远的走线，串扰主要呈现为感性。

　　下面通过一个实例来观察串扰噪声。采用图5所示的串扰分析基本模型，FR4基板厚度331.47μm；微带线1、2的宽度均为600 μm；对应的特性阻抗为50Ω；耦合时间长度为1.5 ns；两根微带线间距S为300μm。采用Hyperlynx仿真，如图5所示为对应的串扰分析模型Hyperlynx中的电路原理图。

　　图5 串扰分析模型Hyperlynx中的电路原理图

　　

  

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