信號完整性基礎(chǔ)-串?dāng)_

01

**概述**

串?dāng)_：即兩條信號線之間的耦合引起的線上噪聲干擾。之前的文章咱們說過，傳輸線可以等效為一段段RLC模型。走線上存在電感，當(dāng)走線上流過電流，就會產(chǎn)生磁場，磁場在臨近導(dǎo)體耦合，又會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，從而產(chǎn)生感應(yīng)電流。另外，兩導(dǎo)體間還會形成等效電容，當(dāng)電壓變化時就會有電流耦合到臨近導(dǎo)體。

為了降低串?dāng)_帶來的影響，走線上通常要滿足3W原則，即兩根平行走線中心間距保持3倍線寬（一般要求串?dāng)_值在信號的5%以內(nèi)）。

首先通過如下這個實驗，帶大家直觀地認(rèn)識串?dāng)_：

圖1、2 ADS仿真：串?dāng)_--3W線距驗證

02

**串?dāng)_影響因素**

影響串?dāng)_的因素有平行走線長度、邊沿時間、介質(zhì)、線間距、阻抗和反射等，下面將通過一列仿真實驗直觀地介紹其影響。

（1）對于有較長平行走線的區(qū)域，如果反射與串?dāng)_不能兼顧時，優(yōu)先考慮串?dāng)_的影響。相同走線長度下，串?dāng)_帶來的插損影響要比阻抗不匹配大的多。

圖3、4 ADS仿真：串?dāng)_和反射的影響對比

（2）在串?dāng)_到達(dá)飽和之前，增加平行走線長度會導(dǎo)致遠(yuǎn)端串?dāng)_幅度增加。

圖5、6 ADS仿真：不同長度平行走線下的串?dāng)_幅度對比（2W線寬）

（3）邊沿越陡，串?dāng)_幅度越大。

圖7、8 ADS仿真：信號邊沿對串?dāng)_幅度的影響

（4）信號層距離參考層越近，傳輸線和參考層耦合越緊密，臨近線串?dāng)_越小。

圖9、10 ADS仿真：到參考層的距離不同對串?dāng)_的影響

（5）如果線路中存在反射，反射的信號也會引起串?dāng)_。因此我們需要保證信號線阻抗的連續(xù)性，避免多次反射造成串?dāng)_的疊加。

圖11、12 ADS仿真：阻抗不匹配增加串?dāng)_的影響

（6）兩根平行走線阻抗越小，串?dāng)_也越小。

圖13、14 ADS仿真：走線阻抗對串?dāng)_的影響

（8）信號線間距越大，串?dāng)_越小。概述中已演示案例，此處不在贅述仿真實驗了。

03

**近端串?dāng)_和遠(yuǎn)端串?dāng)_**

串?dāng)_值測量通常在受害線的兩端，靠近源端的為近端（后向串?dāng)_），反之為遠(yuǎn)端（前向串?dāng)_）。

容性耦合的能量會向遠(yuǎn)端與近端傳輸，感性耦合則只朝著信號相反方向流動。因此，近端串?dāng)_的能量為容性與感性耦合之和（Ic+IL），而遠(yuǎn)端串?dāng)_則為容性與感性耦合之差（Ic-IL）。如下為近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_的示意圖。

圖15、16 近端和遠(yuǎn)端串?dāng)_示意圖

（1）信號在向前傳播的時候，近端串?dāng)_持續(xù)產(chǎn)生，方向跳變沿相同，幅度穩(wěn)定后不變，波形寬度逐漸增加。

圖17、18 ADS仿真：不同走線長度的近端串?dāng)_

（2）遠(yuǎn)端串?dāng)_隨著信號向前傳播，不斷疊加，幅度逐漸增強（不會無限制增加，有飽和點）。遠(yuǎn)端串?dāng)_的波形寬度等于信號邊沿時間。

圖19、20 ADS仿真：不同走線長度的遠(yuǎn)端串?dāng)_





審核編輯：劉清