用于PCB品质验证的时域串扰测量法分析

文章摘要：>该耦合脉冲的幅度由互电容的大小决定。>然后，耦合脉冲一分为二，并开始沿被干扰线向两个相反的方向传播。电感或变压器耦合机制电路中的互电感会引起如下的干扰：>在干扰线上传播的脉冲将对呈现电流尖峰的下个位置进行充电。>这种电流尖峰会产生磁场，然后在被干扰线上感应出电流尖峰来。>变压器会在被干扰线上产生两个极性相反的电压尖峰：负尖峰按前向传播，正尖峰按反向传播。图2：电容耦合式串扰。图3：电感耦合式串扰。图4：反向串扰。图5：前向串扰。反向串扰上述模型导致的电容和电感耦合串扰电压会在被干扰线的串扰位置产生累加效应。所导致的反向串扰包含以下特性：>反向串扰是两个相同

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　　>该耦合脉冲的幅度由互电容的大小决定。

　　>然后，耦合脉冲一分为二，并开始沿被干扰线向两个相反的方向传播。

　　电感或变压器耦合机制

　　电路中的互电感会引起如下的干扰：

　　>在干扰线上传播的脉冲将对呈现电流尖峰的下个位置进行充电。

　　>这种电流尖峰会产生磁场，然后在被干扰线上感应出电流尖峰来。

　　>变压器会在被干扰线上产生两个极性相反的电压尖峰：负尖峰按前向传播，正尖峰按反向传播。

　　图2：电容耦合式串扰。

　　图3：电感耦合式串扰。

　　图4：反向串扰。

　　图5：前向串扰。

　　反向串扰

　　上述模型导致的电容和电感耦合串扰电压会在被干扰线的串扰位置产生累加效应。所导致的反向串扰包含以下特性：

　　>反向串扰是两个相同极性脉冲之和。

　　>由于串扰位置随干扰脉冲边沿传播，反向干扰在被干扰线源端呈现为低电平、宽脉冲信号，并且其宽度与走线长度存在对应关系。

　　>反射串扰幅度独立于干扰线脉冲上升时间，但取决于互阻抗值。

　　前向串扰

　　需要重申的是，电容和电感耦合式串扰电压会在被干扰线的串扰位置累加。前向串扰包括以下一些特性：

　　>前向串扰是两个反极脉冲之和。因为极性相反，因此结果取决于电容和电感的相对值。

　　>前向串扰在被干扰线的末端呈现为宽度等于干扰脉冲上升时间的窄尖峰。

　　>前向串扰取决于干扰脉冲的上升时间。上升沿越快，幅度越高，宽度就越窄。

　　>前向串扰幅度还取决于线对长度：随着串扰位置随干扰脉冲边沿的传播，被干扰线上的前向串扰脉冲将获得更多的能量。

　　串扰的表征

　　本节将通过几个单层PCB上的测量实例来研究串扰的产生机制和前面介绍的几种串扰类型。

　　注意：欲熟悉多层PCB及其接地层上的串扰问题及其后果，请阅读本文结尾处的参考资料或其它资源。

　　仪器和设置

　　为了在实验室中有效地测量串扰，应该使用测量带宽为20 GHz的宽带示波器，并通过一个高品质脉冲发生器输出一个上升时间等于示波器上升时间的脉冲驱动被测电路。同时采用高品质电缆、端接电阻和适配器连接被测PCB。

　　泰克8000B系列仪器中安装有80E04电子采样模块，是成功测量串扰的理想仪器组合。80E04是一款双通道采样模块，包含有一个TDR阶跃电压产生器，能产生上升时间为17ps的250mv窄脉冲，并以50欧姆的源阻抗输出。测试人员只需连接待测PCB即可。

　　前向串扰测量

　　如果只是测量前向串扰，需将所有走线进行端接以消除反射。前向串扰应在良好端接的被干扰线的末端测量。仪器设置见图6。

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