1.引言

隨著電子產(chǎn)品功能的日益復(fù)雜和性能的提高，印刷電路板的密度和其相關(guān)器件的頻率都不斷攀升，保持并提高系統(tǒng)的速度與性能成為設(shè)計(jì)者面前的一個(gè)重要課題。信號頻率變高，邊沿變陡，印刷電路板的尺寸變小，布線密度加大等都使得串?dāng)_在高速PCB設(shè)計(jì)中的影響顯著增加。串?dāng)_問題是客觀存在，但超過一定的界限可能引起電路的誤觸發(fā)，導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。設(shè)計(jì)者必須了解串?dāng)_產(chǎn)生的機(jī)理，并且在設(shè)計(jì)中應(yīng)用恰當(dāng)?shù)姆椒ǎ勾當(dāng)_產(chǎn)生的負(fù)面影響最小化。

2.高頻數(shù)字信號串?dāng)_的產(chǎn)生及變化趨勢

串?dāng)_是指當(dāng)信號在傳輸線上傳播時(shí)，相鄰信號之間由于電磁場的相互耦合而產(chǎn)生的不期望的噪聲電壓信號，即能量由一條線耦合到另一條線上。

如圖1所示，為便于分析，我們依照離散式等效模型來描述兩個(gè)相鄰傳輸線的串?dāng)_模型，傳輸線AB和CD的特性阻抗為Z0，且終端匹配電阻R=Z0。如果位于A點(diǎn)的驅(qū)動源為干擾源，則A―B間的線網(wǎng)稱為干擾源網(wǎng)絡(luò)(Aggressor line)，C―D之間的線網(wǎng)被稱為被干擾網(wǎng)絡(luò)(Victim line)，被干擾網(wǎng)絡(luò)靠近干擾源網(wǎng)絡(luò)的驅(qū)動端的串?dāng)_稱為近端串?dāng)_(也稱后向串?dāng)_)，而靠近干擾源網(wǎng)絡(luò)接收端方向的串?dāng)_稱為遠(yuǎn)端串?dāng)_(也稱前向串?dāng)_)。串?dāng)_主要源自兩相鄰導(dǎo)體之間所形成的互感Lm和互容Cm。

2.1感性耦合

在圖1中，先只考慮互感Lm引起的感性耦合。線路A到B上傳輸?shù)男盘柕拇艌鲈诰€路C到D上感應(yīng)出電壓，磁耦合的作用類似一個(gè)變壓器，由于這是個(gè)分布式的傳輸線，所以互感也變成一連串的變壓器分布在兩個(gè)相鄰的并行傳輸線上。當(dāng)一個(gè)電壓階躍信號從A移動到B，每個(gè)分布在干擾線上的變壓器會依序感應(yīng)一個(gè)干擾尖脈沖出現(xiàn)在被干擾網(wǎng)絡(luò)上?；ジ性诒桓蓴_網(wǎng)絡(luò)上疊加的這個(gè)電壓噪聲，其大小跟干擾網(wǎng)絡(luò)上驅(qū)動電流的變化成正比。由互感產(chǎn)生的噪聲計(jì)算公式為

值得注意的是，耦合變壓器每一段的互感耦合的極性是不同的，這些感應(yīng)到被干擾網(wǎng)路的干擾能量依序前向和后向，但極性相反，沿著傳輸線CD分別往C和D點(diǎn)行進(jìn)。