近端串扰和远端串扰的大小

前面说了近端串扰和远端串扰的耦合电流和方向,那么近端串扰和远端串扰到底有多大,或者是一个什么样的量级,这部分就从公式和仿真对比开始。

根据前文仿真得出的互容互感相互情况,下表列出3W的的仿真数据:

容性耦合(3W)

感性耦合(3W)

近端串扰的大小

根据前文仿真的相关数据和近端串扰系数公式,如下图:

以此计算得出近端串扰系数3W为2% 。根据前文 容性耦合和感性耦合 仿真得出的互容和互感数据,计算得出2W的线间距为4.8%,4W的线间距为1.1%。

为了便于和仿真的数据进行对比,将输入电压调成1V,便于后面的计算和比较。

仿真得出的曲线和数据如下:

整理一下相关数据:

  • 2W -->4.4%(仿真值),2W -->4.8%(计算值),两者平均值:4.6%
  • 3W-->1.8%(仿真值),3W-->2%(计算值),两者平均值:1.9%
  • 4W-->1%(仿真值),4W-->1.1%(计算值),两者平均值:1.05%

结果对比,仿真值略小于计算值。

基于3W的原则,表层微带线近端串扰的噪声幅值为输入电压的1.9%(平均值)

相同的仿真条件与设置,得出内层的带状线的仿真曲线和数据:

根据微带线仿真值和计算值的对比趋势,3W原则,内层带状线近端串扰的噪声幅值也可近似为输入电压的1.8%。

将近端串扰的微带线和带状线的波形放在一起进行比较,如下图:

将近端串扰的微带线和带状线进行对比,总结得出:

  • 线间距越大,噪声幅值越小
  • 相比于微带线,线间距越大,带状线减小的数值更大
  • 3W原则,微带线和带状线的噪声幅值相差不大

远端串扰的大小

根据前文仿真的相关数据和远端串扰的相关公式,如下图:

容性耦合(3W)

感性耦合(3W)

以此计算得出,远端串扰系数3W为-0.022*(Td/Tr)。根据前文  仿真得出的互容和互感数据,计算得出2W的线间距FEXT为-0.039*(Td/Tr),4W的线间距FEXT为-0.013*(Td/Tr)

整理一下相关数据:

  • 2W -->27.4%(仿真值),2W -->19.5%(计算值),两者平均值:23.5%
  • 3W-->14.7%(仿真值),3W-->11%(计算值),两者平均值:12.9%
  • 4W-->8.8%(仿真值),4W-->6.5%(计算值),两者平均值:7.7%

结果对比:仿真值大于计算值。

3W的原则,表层微带线远端串扰的噪声幅值为输入电压的12.9%(平均值)

需要注意的是,远端串扰的数值是基于未饱和的情况来说明的。饱和的情况下,3W原则,噪声幅值为输入电压的50%。

总结

近端串扰和远端串扰的大小只是一个预估的趋势值,在实际的产品设计与问题中,可以有一个噪声量化的考虑,为了便于直观地说明问题,有些影响信号的因素是没有考虑的,比如叠层设置中,导体损耗和介质损耗是没有考虑的,但是损耗对信号的影响是实际存在的,这就需要我们在实际的问题中,要先预估和定向知道哪一种因素对问题影响更大,这样才能更快地定位问题,更好地解决问题。

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