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“串扰”信号完整性系列

本文主要介绍串扰的概念,其FEXT,NEXT等,以及消除串扰的措施。串扰串扰是指当信号在传输线上传播时,由于电磁耦合到相邻的传输线而引起的不希望的电压噪声干扰。该干扰是由两条信号线之间的耦合引起的,即,信号线之间的互感和互电容耦合。电容耦合(当干扰源产生的干扰为电压形式时,在干扰源与信号电路之间存在电容(电场)耦合,然后将干扰电压线电容耦合至信号电路以形成干扰源)产生耦合电流,而电感耦合(当干扰源为电流形式时,由该电流产生的磁场通过互感耦合干扰相邻信号)产生耦合电压。因为其自身的逻辑电平改变,所以影响其他信号的信号线被称为“干扰器”。 (攻击者),即干扰线。被影响并导致其自身逻辑电平异常的信号连接被称为“受害者线”。 (受害者),即受干扰的线路。串扰噪声从干扰对象交叉耦合到被干扰对象。当信号通过信号线时,相关信号将在PCB上与其相邻的信号线上感应出来。从一条线到另一条线的串扰的能量耦合主要分为电场(电场)和磁场(磁场)。由于走线之间的互电容和互感,一条走线上的AC信号将从分布的互电容和互感传递到另一受害网络​​。串扰可以分为电容耦合串扰和电感耦合串扰。静态网络中靠近干扰源的一端的串扰称为近端串扰(也称为反向串扰NEXT),而远离干扰源的一端的串扰称为远端串扰(或前向串扰)。 FEXT)。当干扰源的状态改变时,将在被干扰物体上产生串扰脉冲。这种现象在高速系统中非常普遍。通常,根据信号在干扰源和被干扰源上的跳跃,在受干扰线上会发生四种类型的影响:正短期脉冲,负短期脉冲,上升延迟和下降延迟,如图所示。下图所示:串扰的来源当信号沿传输线传播时,信号路径和返回路径之间会存在电场和磁场。这些场的分布不限于信号和返回路径之间的空间,而是在周围的空间中延伸。我们将这些扩展字段称为边缘字段。如果增加两条线之间的距离,则可以看到边缘场的强度大大降低。当第二条线在边缘场附近时,耦合和串扰过多。归根结底,边缘场是串扰的根本原因。减少串扰的最重要方法是使网络之间的距离足够远,以将边缘场减小到可接受的范围。在系统中的每两个网络之间,始终会产生由边缘场产生的电感耦合和电容耦合。我们将耦合电感和耦合电容分别称为互感和互电容。消除串扰为了解决电容性串扰,主要步骤是增加线距。 PCB上的布线应遵循3W原理,即两条传输线的中心之间的距离应大于传输线的线宽的3倍。对于系统中的关键传输线,可以使用差分线传输来减少其他传输线的串扰。还可以在关键线路的中间添加接地线保护,以减少串扰。解决电感性串扰,主要是减小环路面积,减小互感。例如,在芯片电源的去耦电容器中,通过电容器提供了返回路径,这可以减小环路面积并减小互感。尽可能减少相邻传输线之间的平行距离(累积平行距离)。最好在不同层之间布线。两个相邻层的信号层(无平面层隔离)应彼此正交。减少层之间的串扰。在确保传输线的特性阻抗的同时,使