传输线之间有容性串扰和感性串扰,而容性和感性串扰又可以分为:近端和远端串扰。那么对于传输线的近端串扰来说,它是容性近端耦合和感性近端耦合的叠加。
我们知道容性近端近端耦合是正的,远端耦合也是正的,其模型是:电流由动态线流向静态线,导致静态线上的电压上升。如下图所示。
感性近端耦合也是正的,而远端耦合是负的。其模型是:动态线与静态线之间是一个变压器,同名端是正而异名端是负。
所以容性和感性耦合的近端串扰,如上图的近端耦合图所示,两者的相互叠加会形成一个更高(正)的近端耦合电压。
近端串扰
近端耦合电压与流过近端端接电阻的净耦合电流有关,举个栗子:输出电阻为0,那么近端耦合电压为0。具体可以参考前“串联电阻匹配”相关文章的模型分析。
好,接下来看近端串扰的特性,有如下4个重要特征:
1. 当传输线之间的耦合长度大于饱和长度时,近端串扰电压降达到一个稳定值(如上图中容性近端耦合和感性近端耦合的平台区域)。
最大电压幅度定义为近端串扰幅值(NEXT):
NEXT=Vb/Va
=Kb
=1/4(Cm/CL+Lm/LL)
Va:动态线电压;Vb:静态线电压;Kb:近端串扰系数。
2. 当近端耦合长度小于饱和长度时,电压峰值小于饱和串扰值,实际串扰值与:耦合长度/饱和长度值成正比(如下图所示,容性近端耦合和感性容性耦合的边沿区域RT)。
3. 近端串扰时序总时间长度时2*Td,若耦合区域时延为1ns,那么近端噪声的持续时间为2ns。
4. 近端串扰是由信号的上升边沿引起的,所以近端串扰的电压上升时间与动态线信号上升边沿时间相等;如下图所示。
根据仿真得到有效经验法则:
1. 相邻信号线路之间的线间距大于线宽的2倍(3W原则),最大的近端噪声将小于2%,即使两边有多条动态线(攻击线),静态线(受害线)上最大近端噪声将小于5%。
2. 在PCB设计中并行走线信号要求收发同向,近端串扰一般影响发送端的信号质量,对接收端的信号影响相对较小。
这是因为远端串扰的感性耦合和容性耦合会相互抵消,近端串扰会相互叠加。
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