使用Allegro SI分析串扰
2012-12-05
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1 概要

高速电路板在进行信号完整性分析的时候,和反射一起的串扰噪声的影响也必须考虑。 本文将介绍串扰噪声的理论基础及如何使用Allegro PCB SI对串扰进行分析:

2 所谓串扰噪声

※ Aggressor・・・入侵网络

※ Victim・・・受害网络

众所周知,信号传输线路周围有电磁场发生。当有多个传输线并行布线时,各自的电磁场互相作用、信号间的能量相互作用产生的信号波动。我们称为串扰噪声。

引起串扰噪声的原因、与耦合电容(互感电容) 与耦合电感(互感电感)是密切相关的。

互容是引起串扰的一个重要因素,互容是两导体间简单的电场耦合,这种耦合在电路模型中以互容的形式表现出来。互容将产生一个与入侵线上电压变换率成正比的噪声电流到受害线:

互感是受到Aggressor导线上电流产生的电磁场的影响,在静止的Victim导线上产生感应电流的现象。感应电流一部分向Victim导线的近端(驱动器方向)产生正向的近端串扰,同时一部分感应电流流向Victim导线的远端(接受器方向)产生反向的远端串扰。

这种现象很容易让人联想到,传输线路像一条平静的河面,电场像水,信号像船,传输线路的耦合程度像岸堤的高度(高的岸堤耦合就弱)、波浪的大小表示串扰噪声的大小。A河,B河,C河的3个河排列流动的时候、考虑如果当船沿着正中的B河前进。

船前进的话水被推到前方、前方的波浪比较激烈(这个和远端串扰对应)。船后方、是与船一起伸长的航迹。(这个和近端串扰对应。)

如果B河发生了的波浪、会流向岸堤内的A河。另一方面、波浪不易进入岸堤高的C河,而产生波浪。试着考虑如果在这里,船前进的速度变化了,船的速度上升的话根据船的前进发生的波浪将变得更大、作为结果A河的波浪也变大。

其次,试着考虑B河和并行流的距离长的情况、并行流的距离长、那么流入的水也就多、作为结果A河的波浪变得大。

上面是串扰噪声一个形象的概述,下面我们就用模拟的方法去确认串扰噪声的行为。

3 Allegro PCB SI的串扰解析方法

Aggressor网络是并行网络中的3个的线路正中、左右2边为Victim网络的拓扑学(下图参照) 分析Victim网络的接收器波形的串扰噪声。

下图为此次的模拟传送线路的板层构成

3.1做线路长度的SWEEP分析

用Allegro PCB SI仿真从10~50mm以10mm为间隔,做线路长度的sweep分析的结果。

3.1.1 互感电容

互感电容和导线间距成反比。

3.2.2 互感电感

互感电感和导线间距成反比。

3.2.3 串扰量

串扰量和导线间距成反比。

3.2.4 串扰波形

3.2.4.1 Aggressor网络的接收器波浪形

根据分配导线间距离的变化,线路的特性阻抗也将变动,根据波形的显示,过冲量不会有太多的差异。

3.2.4.2 Victim网络接收端波形

导线间距变大的话,Victim网络的串扰噪声变得小。这是受互感电容和互感电感都变得小的影响。

3.2.4.3 Victim驱动器端波形

接收器方面的串扰噪声同样变小,串扰噪声的大小如图所示。

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