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本章我们接着介绍号完整性基础第三章节串扰剩余知识。

04 带状线和微带线地串扰差异

(1)带状线信号在传播的时候,可以认为其周围介质是均匀的,因此没有远端串扰,或远端串扰很小(远端串扰的感性和容性大小相等,幅度相反,相互抵消)

如下仿真实验所示。

图1、2 ADS仿真:带状线和微带线远端串扰对比

(2)在较短的走线情形下,微带线在走线间距较小的时候相对带状线的近端串扰更小,随着间距的增加,带状线的近端串扰衰减幅度更大。

因此,实际项目中,还是建议信号在内层以带状线地方式进行走线

图3、4 ADS仿真:带状线和微带线近端串扰对比

05 包地处理

(1)PCB中常对关键信号添加保护地线,目的是引入低阻抗边界,将信号上发射出来的干扰引入到地回路。

(2)合理的包地有助于优化信号,但如果包地不合理,反而会对信号造成干扰。

图5、6 ADS仿真:不同包地对串扰地影响

从上述仿真实验可以看出,加入不合理的地线之后,近端串扰反而增大,并出现了类似远端串扰的脉冲。这是由于串扰在地线上来回反射造成的。

(3)要使保护地线发挥作用,应在保护地线上添加过孔,通常建议过孔密度大于1/20波长,不能小于1/10波长。

06 等长方式

(1)为了保证信号传输延时一致,常通过蛇形走线来绕等长。

(2)等长不一定等延时,绕等长之后会使信号提前到达。不同绕等长的方式,信号提前到达的时间不一致。(5G以内信号基本忽略影响)

图7、8 ADS仿真:等长方式对信号时延地影响

(3)通过加大走线之间的间隔可以将走线延时差异缩小

(4)造成信号提前到达的原因是因为自耦合。当信号在蛇形线传输的时候,在邻近线产生近端串扰,和信号叠加导致信号提前到达。

(5)为了使信号尽可能同时到达,可以通过拉开蛇形走线的Gap间距,建议>=3X。同时使用小波浪绕线,避免平行走线过长。

(小波浪虽然比大波浪更提前,但是小波浪波形质量更好)(小波浪造成的近端串扰宽度较小,淹没在信号边沿中,对信号整体质量不影响,大波浪造成的近端串扰宽度较大,会和信号叠加,影响信号质量)

使用小波浪绕线,波浪不能太小,太小由于趋肤效应,信号会直接穿过。(波浪高度不能小于信号走线宽度的2倍)

07 层间耦合

(1)如果相邻层走线重叠或接近,同时相邻层PP片或芯板厚度太低,串扰会在相邻层之间产生。

(2)相邻层耦合对信号的影响远大于同层走线串扰带来的影响。为了控制5%的串扰系数,应使相邻层信号间距大于一倍线宽

图9、10 近端和远端串扰示意图

(3)当差分走线受空间限制,同层不好出线时,可以考虑利用层间耦合,通过相邻层两线重叠的方式达到差分效果

图11、12 ADS仿真:层间耦合差分信号

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