串扰-信号完整性与电源完整性分析

串扰:

当网络传播信号时，有些电压和电流能传递到邻近的静态网络上，而这个网络正在那里忙于自己的事务。即使第一个网络(动态网络)上的信号质量非常好，一些信号也会以有害噪声的形式耦合到第二个静态网络上。

提示 :  正是网络之间的容性耦合和感性耦合，为有害噪声从一个网络到达另一个网络提供了路径。同时，也可以将其描述为从攻击网络到受害网络边缘电磁场的作用。

在两种不同的情况下会发生串扰。一种情况是互连线为均匀传输线，电路板上的大多数线条属于这种情况；另一种情况是互连线为非均匀传输线，如接插件和封装的场合。在可控阻抗传输线上，线条有很宽的均匀返回路径，其容性耦合与感性耦合的程度大致相当。在这种情况下，这两种效应在静态线的近端和远端的叠加方式是不一样的。图1.7为电路板上的两个网络之间的近端和远端的串扰。

返回路径为均匀平面时的结构是实现最低串扰的结构，一旦使返回路径的均匀平面发生变化，就会增加两个传输线之间的耦合噪声。发生这种情况时，例如当信号经过接插件且多个信号共用的返回路径是一个引脚而不是一个平面时，感性耦合噪声比容性耦合噪声增加得更多。

当感性耦合噪声处于主导地位时，通常把这种串扰归为开关噪声、△I噪声、dI-dt噪声、地弹、同时开关噪声(Simultaneous Switching Noise,SSN)或同时开关输出(Simultaneous SwitchingOutput,SSO)噪声。这类噪声是由耦合电感(即所谓的互感)产生的。开关噪声大多发生在接插件、封装和过孔处。在这些结构中，电流返回路径的导体不是一个大的均匀平面。本书后面将会讲到，地弹实际上是同一个导体上返回电流重叠而出现的一种特殊情况，这些路径之间的互感非常大。图1.8为封装中相邻线网的信号路径和返回路径之间的大互感产生的同时开关输出噪声。

提示 : 由耦合电感即互感主导的同时开关输出噪声，逐渐变为接插件和封装设计中最重要的问题之一，它在下一代产品中将会更严重。解决办法在于谨慎地设计路径的几何结构，使耦合电感(即互感)最小。

了解容性耦合与感性耦合的本质，将其描述为集总元件或边缘电场-磁场，就可以通过优化相邻信号线的物理设计而减小耦合。通常，这与把线条远远分开一样简单。另外，对于特性阻抗相同的导线，使用介电常数较小的材料将会减少串扰。串扰的某些方面，特别是开关噪声，随着互连线长度的增加和上升边的变短而增加。上升边越短，信号产生的串扰越严重。另一方面，使互连线尽可能短，如使用芯片最小尺寸封装和高密度互连线(High-Density Interconnect,HDI),有助于减小串扰。

串扰-信号完整性与电源完整性分析: