串扰噪声分析

文章摘要：前面的部分阐述了串扰是由于相邻导体间的互容和互感引起的，那么互容和互感也就决定了耦合到相邻传输线上的噪声。采用如图1所示的模型来分析串扰噪声。假设FR4基板上有两条相邻的50Ω微带线，线宽为W，间距为S，耦合长度为L。为了排除反射的影响，在线的两端端接50Ω匹配负载。微带线1即动态线的一端接信号源，输出幅度为IV的上升沿。如图2所示为图1给出模型的等效电路，以及信号上升沿在传输线上的空间延伸G当信号沿微带线1传播时，它除了感受到自身的电容和电感外，还能感受到与微带线2之间的互容CM和互感LM。图1 串扰分析基本模型图2 串扰分析基本模型的等效电路在信号波前覆盖的部分，变化的电压对CM充电，那么

串扰噪声分析,标签：电子电路基础,模拟电路基础,http://www.88dzw.com

　　前面的部分阐述了串扰是由于相邻导体间的互容和互感引起的，那么互容和互感也就决定了耦合到相邻传输线上的噪声。采用如图1所示的模型来分析串扰噪声。假设FR4基板上有两条相邻的50Ω微带线，线宽为W，间距为S，耦合长度为L。为了排除反射的影响，在线的两端端接50Ω匹配负载。微带线1即动态线的一端接信号源，输出幅度为IV的上升沿。

　　如图2所示为图1给出模型的等效电路，以及信号上升沿在传输线上的空间延伸G当信号沿微带线1传播时，它除了感受到自身的电容和电感外，还能感受到与微带线2之间的互容CM和互感LM。

　　图1 串扰分析基本模型

　　图2 串扰分析基本模型的等效电路

　　在信号波前覆盖的部分，变化的电压对CM充电，那么就有电流ICM经过CM从微带线1流到微带线2，此电流在微带线2上将向两个方向流动，分别为ICM，NEAR和ICM，FAR，且有

　　ICM=ICM,NEAR+ICM,FAR

　　在每一个时刻，因互容引起的容性耦合电流为

　　式中，V为微带线1上的信号电压，CM为信号波前覆盖区域上总的耦合电容：

　　CM=CMO×RT×V

　　式中，CMO为单位长度耦合电容，也就是“SPICE”电容矩阵中的C21。那么，注入到微带线2上的瞬时容性耦合电流的总量为

　　因传输线是均匀的，两个方向的电流感受的阻抗相同，则有

　　同时，在微带线1上信号波前覆盖的部分，电流也在发生变化，这一变化的电流通过互感在微带线2上感应出电流ILM，方向和微带线1中的电流相反，如图3所示。同理可得，微带线1、2间互感中感应的瞬时电压为

　　式中，LM0为单位长度耦合电容，也就是“SPICE”电感矩阵中的L21。

　　值得注意的是，瞬时耦合噪声与耦合电容和电感、信号速度，以及信号强度成正比，而与信号上升时间无关。因为，虽然上升时间快，信号电压及电流变化率大，但足，上升时间越快，则信号波前的空间覆盖区域越小。

　　上面对瞬时耦合电流、电压的定义是基于一个假设：微带线1、2的耦合区域长度大于信号波前的空间覆盖。当信号从驱动器输出之后，信号上升沿逐渐移进耦合区，信号电压、电流变化率保持不变，但波前覆盖区域不断增大，则耦合电容和耦合电感不断增大，故瞬时耦合电流和电压不断增大，直到信号空间前沿全部进入耦合区，信号变化率继续保持不变，而耦合电容和耦合电感也不再变化，则瞬时耦合电流和电压达到一个稳定值。信号空间前沿的长度为

[1] [2]  下一页