近端串扰与远端串扰分析

1、串扰的产生

串扰是指信号在传输通道上传输时，因电磁耦合对相邻传输线产生的影响。串扰分为容性耦合串扰和感性耦合串扰。

如图所示，线AB 有信号，此传输线称为动态线，与动态线AB 相邻的传输线CD 称为静态线，此线产生耦合信号。其中，由耦合电容产生的串扰信号在受害网络上可以分为前向串扰和反向串扰Sc,这两个信号极性相同；由耦合电感产生的串扰信号也分成前向串扰串扰和反向串扰Sl，这两个信号极性相反。

2、串扰的仿真

仿真模型如下所示：

PCB 叠层结构为六层，传输线采用微带线，位于顶层，第二层为参考平面，驱动器采用3.3V CMOS 的MOD 模型，由于只分析串扰，为了避免反射，两线均采用端接技术。

2.1 线间距对串扰的影响

线宽为6mil，线长为3in，信号上升时间为1ns，线到参考平面的距离为10mil。设置传输线间距分别为10mil，20mil,得到静态线的近端串扰和远端串扰如下：

线间距为10mil 时的近远端串扰仿真结果

线间距为20mil 时的近远端串扰仿真结果线间距对串扰的影响

从仿真结果可以看出：近端串扰和远端串扰随着间距的减小而增大。这是因为两线间的互容Cm 和互感Lm 随着间距的减小而增大，导致总串扰增大，则在实际设计中可以通过增大线间距来抑制串扰。

2.2 耦合长度对串扰的影响

保持其他参数不变，线宽为6mil，线间距为10mil，信号上升时间为1ns，线到参考平面距离为10mil。设置两条传输线的耦合长度分别为1in 和3in，仿真结果如下：

从上图可以看出，随着耦合距离的增大，串扰随之增大。所以易受干扰的网络应该尽量避免与干扰强的网络长距离并行。

2.3 信号上升时间对串扰的影响

保持其他参数不变，线宽为6mil，线间距为10mil，线长为3in，线到参考平面距离为10mil。设置驱动信号上升时间分别为1ns 和3ns，仿真结果如下：

从仿真结果可以看出，随着上升时间的减小，串扰越来越严重。在实际电路中，快速器件得到越来越多的应用，所以对于这类器件，在布线时要认真考虑可能出现的信号完整性问题。

2.4 传输线到参考平面的距离对串扰的影响

保持其他参数不变，线宽为6mil，线间距为10mil，线长为3in，信号上升时间为1ns，设置线到参考平面距离分别为10mil，15mil。仿真结果如下：

从仿真结果可以看出，随着传输线到参考平面的距离的增大，串扰越来越严重。由于回路面积越大，越容易产生和吸收干扰，所以当信号层离参考层越近时，可以构成一个很小的回路，从而减小干扰。

3、抑制串扰的措施

 在布线空间允许的情况下，尽量让布线间距加大，减小耦合长度。

 尽量减小走线离参考平面的距离，使传输线与参考平面耦合，从而避免对邻线的干扰。

 由于信号上升时间是造成SI 问题的主要原因，所以在满足系统设计指标的情况下，应该尽可能选取信号上升沿较慢的器件。

 对于关键信号，可以采用差分布线。

 对于串扰比较严重的两条线，在布线空间允许的情况下可以在两条线间插入一条地线起到降低耦合减小串扰的作用。