【《层叠PCB的串扰分析案例》1800字】

--层叠PCB的串扰分析案例目录TOC\o"1-3"\h\u7081层叠PCB的串扰分析案例 1270751.1串扰原理 1163541.2串扰仿真分析 253551.2.1传输线耦合长度对串扰的影响 214271.2.2传输线之间的耦合距离对串扰的影响 4170291.2.3激励源的上升时间对串扰的影响 61.1串扰原理串扰就是传输线之间由于电磁场间的相互耦合关系而产生的一种干扰噪声，可能会导致信号在传递过程中出现误码，对正常工作产生影响。串扰是无法消除的，只能采取措施来减小串扰，只有当串扰的幅值降低至它允许的工作值时，对信号的影响就可以忽略不计。如图5.1是串扰的简化结构示意图，可根据空间结构将串扰分为近端和远端串扰。图5.1串扰简化结构由图5.1的简化结构图可知，当信号从攻击线的A端发出，对其相邻的线路会产生一个干扰，则受害线的C端就是近端，D端就是远端。在对信号进行传递的过程中，近端通常首先会受到串扰的影响，并且还会持续很长的时间，而远端则需要在经过一段传输线的延时后才会受到干扰。串扰的大小受到很多因素的影响，比如传输线的耦合长度、传输线的耦合距离，激励源的上升时间等。串扰还会对信号时序产生影响，对于高速、高密度的设计，就需要进行串扰仿真分析，来减小串扰的影响。1.2串扰仿真分析1.2.1传输线耦合长度对串扰的影响串扰仿真需要使用瞬态仿真器：Trans（TRANSIENT）仿真控件和Batch（BATCHSIMULATION）仿真控件。分析串扰的仿真原理图如图5.2所示：图5.2串扰分析电路原理图将传输线耦合长度设为变量，运行仿真，得到如图5.3所示的粗略的近端和远端的串扰波形。图5.3对传输线耦合长度仿真的粗略的串扰波形由图5.3可知，在第6次扫描的时候，即传输线的耦合长度为3000mil时，近端串扰的幅值就不在增加，但是在随后的扫描中，远端串扰的幅值仍然在增大。因此，对于近端串扰，存在一个饱和长度值，在达到饱和长度值之前，近端串扰的幅值在增大，超过饱和长度值之后，近端串扰的幅值就保持不变。（a）近端串扰（b）远端串扰图5.4精细扫描后的串扰波形对近端和远端进行精细的扫描，即减小扫描范围和扫描步长，可以近似得到这个饱和长度值。设置耦合长度起始值为2670mil，终止值为2870mil，扫描步长为30mil，进行精细化扫描，得到如图5.4所示的精细扫描后的近端串扰和远端串扰的波形。由图5.4（a）可知，对于精细扫描后的近端串扰的波形，当耦合长度值为2670mil时，近端串扰幅值达到最大，为10mV，则可以将2670mil近似作为近端串扰的饱和长度值。由图5.4（b）可知，对于精细扫描后的远端串扰波形，当耦合长度值超过饱和长度值后，远端串扰的幅值还在继续增加。当信号源，层叠结构，传输线线宽和线间距都确定后，串扰会随着耦合长度的增加而增加，当达到饱和长度后，近端串扰的幅值保持不变，远端串扰的幅值继续增大。因此，在设计传输线结构时，尽量将传输线的耦合长度值保持在饱和长度值以内。1.2.2传输线之间的耦合距离对串扰的影响电子信息产品在向着高速高密度的方向快速地发展，而传输线与传输线之间存在着串扰的影响，这就需要选择最佳的传输线的线间距，来减小串扰的干扰。将传输线线间距设为变量，运行仿真，得到如图5.5所示的传输线线间距扫描仿真的近端和远端的串扰波形。图5.5对传输线线间距仿真的串扰波形表5.1传输线线间距串扰扫描幅值线间距近端串扰（mV）激励源的百分比远端串扰（mV）激励源的百分比1W44mV4.4%115mV11.5%2W19mV1.9%62mV6.2%3W12mV1.2%38mV3.8%4W9mV0.9%14mV1.4%注：1W：一倍线宽。由图5.5可知，对于微带差分线结构，串扰的幅值都随着传输线线间距的增加在减小。由表5.1的数据显示，当传输线的线间距从1W变为2W，2W变为3W时，串扰的幅值都近似减小了一半，当传输线线间距从3W变为4W时，串扰的幅值减小幅度明显下降，则对于传输线线间距的设计要尽可能至少保证为3倍线宽。将传输线的耦合长度减小一半后再进行仿真，得到新的串扰波形，如图5.6所示：图5.6耦合长度减小后间距扫描的串扰波形由图5.6的波形所示，当耦合长度减小一半，传输线的线间距达到3W时，近端串扰的幅值基本没有改变，已达到饱和长度值；远端串扰vf[2]的幅值为19mV，下降了将近一半，相当于激励源的1.9%，已经能够满足一般设计的要求。1.2.3激励源的上升时间对串扰的影响将上升时间设为变量，运行仿真后得到如图5.7所示的串扰波形。图5.7激励源上升时间扫描仿真的串扰波形由图5.7的波形可知，随着上升时间的增大，近端串扰的波形边沿变化越来越缓慢；远端串扰的幅值在不断减小，波谷的开口也在不断变大。对比分析图5.5和图5.6的串扰波形，当激励源上升时间不变时，