ZL?V?ILdIdt?L IRT为保证电感阻抗低于导线特性阻抗的20%,可允许的最大感性突变为:
Lmax?0.2*Z0*RT
感性突变会引起时延累加,即接收端信号的上升时间会随感性突变呈线性增加,时延增加量为:
?add?0.5*L Z在2in长走线中加入不同值的电感,仿真结果如下: 表5.4 电感值/PF OvershootHigh/mv OvershootLow/mv 0 3300.19 -27.68 10 3400.56 -57.32 20 3516.09 -291.36 40 3853.81 -622.41 接收端波形比较如下:
图5.24
从图中可以看出,随着串联电感的增大,信号上升时间将增大。除此之外,信号过冲也随着串联电感的增大而增大,这是由于来自接收端的反射波在感性突变处产生二次正反射所致。
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第六章 串扰的理论分析和仿真
串扰是由电磁耦合形成的,耦合分为容性耦合和感性耦合两种。容性耦合是由于干扰源(Aggressor)上的电压变化在被干扰对象(Victim)上引起感应电流从而导致的电磁干扰,而感性耦合则是由于干扰源上的电流变化产生的磁场在被干扰对象上引起感应电压从而导致的电磁干扰。因此,信号在通过一导体时会在相邻的导体上引起两类不同的噪声信号:容性耦合信号与感性耦合信号。
图中如果位于A点的驱动源称为干扰源(Aggressor),则位于D点的接收器称为被干扰对象(Victim),A、B之间的线网称为干扰源网络,C、D之间的线网称为被干扰对象网络;反之,如果位于C点的驱动源称为干扰源(Aggressor),则位于B点的接收器称为被干扰对象(Victim),C、D之间的线网称为干扰源网络,A、B之间的线网称为被干扰对象网络。当干扰源状态变化时,会在被干扰对象上产生一串扰脉冲,在高速系统中,这种现象很普遍。为了区分受害线的两端,我们把静态线上距离源端最近的一端C称为近端,而离源端最远的一端D称为远端。
图6.1
I1 和I2 为两根信号线上传输的电流,I11 和I12为容性耦合所产生的流,Im为感性耦合所产生的电流。动态线在静态线上引起的近端串扰电流为I11?Im ,引起的远端串扰电流为I12?Im。
6.1 容性耦合电流
当信号从驱动器输出时,仅在信号前沿存+在的区域,才有容性耦合电流流
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入静态线,其中的一半向后流入近端,另一半向前流向远端,这两种电流都为正向。
流向静态线近端的电流随着驱动器出现的上升边沿逐步上升,当信号前沿沿着传输线前进时,后向耦合电流以恒定的速度持续流回近端。当前沿传输了一个饱和长度之后,近端的电流将达到一个稳定值。当动态线上的信号到达远端端接电阻后,就不再有耦合电流,但静态信号线上还有后向电流流向静态线的近端,这段额外时间等于传输时延TD。所以近端容性耦合电流上升到一个恒定值并持续达2*TD,然后下降到0,近端容性耦合饱和电流的幅度为:
I11?111**CmL*v*V?*CmL*v*V 224CmL为单位长度互容,v为信号传输速度,V表示信号电压。
图6.2
静态线上的前向电流流向远端的速度与信号前沿向远端传输的速度相同,前向噪声电流会在静态线上逐步积累。直到信号前沿到达远端,前向耦合电流才到达静态线远端。静态线上的耦合电流与信号电压变化速度成比例,静态线远端的实际噪声波形是信号边沿的微分。如果信号边沿是线性的,则容性耦合噪声电流为短矩形脉冲,持续时间等于信号上升时间,从动态线耦合到静态线上的电流总量将集中于这个窄脉冲,远端容性耦合电流的幅度为:
I12?1*CmL*Len*V/RT 2V表示信号电压,Len表示耦合长度,RT表示信号上升时间。
6.2 感性耦合电流
由于受到动态线上dI/dt的影响,经过互感在静态线上产生激励电压,进而形
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成感性耦合电流。动态线上的电流从信号路径流到返回路径,会在静态线上感应出一个与自身电流回路反向的电流回路。感应电流在静态线上受到前后两个方向的阻抗是相等的,因此它将沿两个方向传播,其中一半流向近端,另一半沿前向传播。
后向感性耦合电流从零开始,随着驱动器的输出信号而上升,当信号传输的长度超过饱和长度时,后向电流将达到一个稳定值并保持这一水平。信号的上升沿达到动态线远端的端接电阻后,静态线上仍有后向感性耦合噪声电流,这些电流流回静态线的近端仍需要一个TD。
图6.3
前向感性耦合噪声电流与动态线上信号边沿传播速度相同,而且会产生积累效果,所以远端噪声将随着耦合长度而增大。远端感性耦合电流的形状是上边沿的微分,直接与信号的dI/dt成正比。
6.3 近端串扰
近端噪声电压与经过近端端接电阻的净耦合电流有关,其波形如下:
图6.4
近端串扰系数NEXT为:
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NEXT?Vn1CmLLmL?(?) Va4CLLLVa表示信号电压,Vn表示噪声电压,CmL、LmL表示单位长度互容和互感,CL、LL表示单位长度电容和电感。
如果耦合长度大于饱和长度,噪声电压将达到一个稳定值;如果耦合长度小于饱和长度,电压峰值将会小于饱和电压。实际的噪声电压峰值与耦合长度和饱和长度的比值成比例。
图6.5
发射端AD6644芯片NO.51引脚信号上升时间测得为2.885ns,,则饱和耦合长度为2.885ns*6in/ns=17.31in,接收端为74LCX16374芯片NO.26引脚,微带线距5in,线宽10in,激励波形为100MHZ的方波,如下图所示:
图6.6
分别取传输长度为:L=5in,L=10in,L=17.31in,L=20in进行仿镇,可得近端串扰波形如下:
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