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06-17
内容：在高频电路中，串扰可能是最难理解和预测的，但它是可以控制甚至消除的。
随着开关速度的提高，现代数字系统遇到了一系列问题，例如信号反射、延迟衰落、串扰和电磁兼容性故障。
当集成电路的切换时间降至5纳秒或4纳秒或更低时，印刷本身的固有特性开始显现出来。
不幸的是，这些属性是有害的，应该在设计过程中避免。
串扰可能是高频电路中最难理解和预测的，但是，它是可以控制甚至消除的。
1. 串扰产生的原因是什么？当信号沿着印刷线路传播时，其电磁波也沿着线路传播，从集成电路芯片的一端传播到线路的另一端。
电磁波在传播过程中，由于电磁感应而产生瞬态电压和电流。
电磁波包括随时间变化的电场和磁场。
在印刷中，其实电磁场并不局限于各种布线，相当一部分电磁场能量存在于布线之外。
因此，如果附近有其他线路，当信号沿一根线路传输时，其电场和磁场将影响其他线路。
根据麦克斯韦方程组，时变电场和磁场会在相邻导体中产生电压和电流。
因此，信号传播过程中伴随的电磁场会导致相邻线路产生信号，从而导致串扰。
在打印中，引起串扰的线条通常被称为“入侵者”。
受串扰影响的线路通常被称为“受害者”。
任何“受害者”中的串扰信号都可以分为前向串扰信号和后向串扰信号，这两种信号都部分由电容和电感耦合引起。
串扰信号的数学描述非常复杂，但是，就像湖上的快艇一样，前向和后向串扰信号的某些定量特征仍然可以被理解。
高速船对水有两个影响。
首先，快艇在船头上激起波浪，弧形的波纹似乎随着快艇前进；其次，快艇行驶一段时间后，会在身后留下很长的水迹。
这与信号经过“入侵者”时“受害者”的反应非常相似。
“受害者”中存在两种串扰信号：先于入侵者信号的前向信号，如船头的水和波纹；落后于入侵者信号的后向信号，就像船离开后留在湖中的水迹一样。
。
2. 前向串扰的电容特性 前向串扰表现为两个相互关联的特性：电容性和感知性。
当“入侵”信号前进时，“受害者”体内就会产生与“入侵”信号同相的电压信号。
该信号与“入侵”信号具有相同的速度，但始终在“入侵”信号之前。
这意味着串扰信号不会提前传播，而是以与“入侵”信号相同的速度传播，并耦合更多的能量。
由于串扰信号是由“入侵”信号的变化引起的，因此前向串扰脉冲不是单极性的，而是具有正负极性。
脉冲持续时间等于“入侵”信号的切换时间。
导线之间的耦合电容决定了前向串扰脉冲的幅度，耦合电容由多种因素决定，如印刷材料、几何尺寸、线路交叉位置等。
幅度与平行线之间的距离成正比：距离越长，串扰脉冲越大。
然而，串扰脉冲幅度存在上限，因为“入侵者”信号逐渐失去能量，而“受害者”又耦合回“入侵者”。
正向串扰的电感特性当“侵入”信号传播时，其时变磁场也会产生串扰：具有电感特性的正向串扰。
但感知串扰和电容串扰有明显的不同：前向感知串扰的极性与前向电容串扰的极性相反。
这是因为在前向方向上，串扰的电容部分和感知部分相互竞争并相互抵消。
事实上，当前向电容串扰和感知串扰相等时，就不存在前向串扰。
在许多设备中，前向串扰非常小，而后向串扰则成为主要问题，特别是对于长条带，因为电容耦合得到增强。
然而，如果没有仿真，实际上不可能知道感知串扰和电容串扰抵消的程度。
如果测量正向串扰，您可以根据走线的极性判断走线是电容耦合还是电感耦合。
如果串扰极性与“入侵”信号相同，则电容耦合将占主导地位；否则，电感耦合将占主导地位。
在印刷品中，感知耦合通常更强。
后向串扰的物理原理与前向串扰相同：“入侵”信号的时变电场和磁场会在“受害者”中产生电感和电容信号。
但两者之间也存在差异。
最大的区别是后向串扰信号的持续时间。
由于前向串扰和“入侵”信号以相同的方向和相同的速度传播，因此前向串扰的持续时间与“入侵”信号相同。
然而，后向串扰和“入侵”信号以相反的方向传播，它落后于“入侵”信号并产生一长串脉冲。
与前向串扰不同，后向串扰脉冲的幅度与线路长度无关，其脉冲持续时间是“入侵”信号延迟时间的两倍。
为什么？假设您观察到来自信号原点的反向串扰，当“入侵”信号远离原点时，它仍然会生成反向脉冲，直到出现另一个延迟信号。
因此，后向串扰脉冲的整个持续时间是“入侵”信号的延迟时间的两倍。
3、后向串扰的反映 您可能不关心驱动芯片和接收芯片之间的串扰干扰。
但是，为什么要关心反向脉冲呢？由于驱动芯片一般具有低阻抗输出，因此它反射的串扰信号多于其吸收的串扰信号。
当后向串扰信号到达“受害者”的驱动芯片时，它会被反射回接收芯片。
由于驱动芯片的输出电阻一般低于导线本身，因此常常会造成串扰信号的反射。
与同时具有感性和容性特性的前向串扰信号不同，后向串扰信号只有一种极性，因此后向串扰信号无法自行抵消。
后向串扰信号及其反射后的串扰信号的极性与“入侵”信号相同，其幅度为两部分之和。
请记住，当您在“受害者”的接收端检测到反向串扰脉冲时，串扰信号已经被“受害者”驱动芯片反射了。
可以观察到后向串扰信号的极性与“入侵”信号的极性相反。
在数字设计中，你经常关心一些定量指标，例如：无论串扰如何、何时产生，无论是向前还是向后，其最大噪声容限都是mV。
那么，有没有一种简单的方法可以准确测量噪声呢？简单的答案是“不”，因为电磁场效应太复杂，涉及一系列方程、拓扑、芯片的仿真特性等。
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