【導讀】串擾是信號完整性中最基本的現(xiàn)象之一,在板上走線密度很高時串擾的影響尤其嚴重。我們知道,線性無緣系統(tǒng)滿足疊加定理,如果受害線上有信號的傳輸,串擾引起的噪聲會疊加在受害線上的信號,從而使其信號產(chǎn)生畸變。
圖1.串擾使得信號產(chǎn)生畸變
當串擾噪聲疊加在受害信號的高低電平上時,會產(chǎn)生幅度噪聲或影響眼圖高度。當串擾噪聲疊加在受害信號的跳變邊沿位置時會產(chǎn)生邊沿的抖動,進而影響時序或者是眼圖寬度。從統(tǒng)計的角度來說,由于干擾源的不確定性,串擾噪聲一般會同時影響信號的邊沿和幅度。因此,對于串擾來說兩個方面的影響都應該考慮。
串擾形成的根源在于耦合。在多導體系統(tǒng)中,導體間通過電場和磁場發(fā)生耦合。這種耦合會把信號的一部分能量傳遞到鄰近的導體上,從而形成噪聲。耦合的方式主要有兩種:1、容性耦合。2、感性耦合。
容性耦合
回憶一下我們所熟悉的平行板電容,兩個規(guī)則平行板導體,周圍充滿介質(zhì)就形成了一個電容器。對于PCB板上的情況,兩條走線之間和參考平面之間也會形成電容器,圖3中C1表示走線和參考平面之間形成的電容,C2表示兩走線之間形成的電容。從電容的角度來看,當一條走線上電壓變化時,相當于電容C2兩端電壓變化,電容C2充電鄰近的導體(電容的另一端)上必然也會有電流,串擾隨之產(chǎn)生。走線之間的電容與走線之間的間距密切相關(guān),當間距增大時,耦合電容迅速減小,耦合作用急劇減弱。如果在兩條走線之間放入另一根走線,這兩跳走線之間耦合電容會進一步減小,這種現(xiàn)象正是使用隔離底線抑制串擾的出發(fā)點之一。
圖2.容性耦合(Capacitive coupling)
感性耦合
如果一條走線上有數(shù)字信號傳輸,在信號電平跳變過程中,即信號處于跳變邊沿時,走線上電壓不斷變化,走線上的電流也不斷變化,這樣在走線周圍產(chǎn)生變化的磁場,而變化的磁場在鄰近走線上產(chǎn)生感應電流。這就是感性耦合。同樣的拉開PCB板上走線的間距,能明顯減小兩天線之間的互感耦合。感性耦合機理如圖3
圖3.感性耦合(Inductive coupling)
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