【導讀】為了更好的理解和解釋串擾的各種概念，今天嘗試對串擾進(jìn)行仿真，選擇最簡(jiǎn)單易用的HyperLynx進(jìn)行一系列的串擾仿真。
為了更好的理解和解釋串擾的各種概念，今天嘗試對串擾進(jìn)行仿真，選擇最簡(jiǎn)單易用的HyperLynx進(jìn)行一系列的串擾仿真。
1、微帶線(xiàn)串擾仿真
1）仿真模型
在HyperLynx中搭建如下電路，U1為驅動(dòng)端，電路模型為CMOS, 3.3V, 上升沿驅動(dòng)，U2為接收模式。
在HyperLynx中通過(guò)對疊層進(jìn)行設置，設置傳輸線(xiàn)為微帶線(xiàn)，傳輸線(xiàn)線(xiàn)寬為9 mil, 線(xiàn)間距為8 mil, 距離走線(xiàn)下方參考層的高度為5 mil, 相對介電常數為3.9，線(xiàn)長(cháng)為68 inch, 傳輸延時(shí)為10 ns。
仿真結果如下：
我們知道，前向串擾在微帶線(xiàn)的情況下很小，在帶狀線(xiàn)的情況下基本不存在，并且前向串擾隨著(zhù)長(cháng)度的增加而增大。
從仿真結果可以看出來(lái)，驅動(dòng)信號A從坐標軸左側出發(fā)，一個(gè)耦合的后向串擾信號C立刻從接收端反射回來(lái)，并開(kāi)始沿著(zhù)被動(dòng)線(xiàn)向前傳播，這個(gè)信號的寬度大約是20ns, 恰好是耦合區域的2倍。
驅動(dòng)脈沖傳播了10ns (傳輸線(xiàn)延時(shí)）時(shí)，在B未知出現了前向串擾B，它是一個(gè)負方向的信號，寬度大約是2ns(大約是驅動(dòng)信號的上升時(shí)間），緊跟在前向串擾之后的是后向串擾信號，寬度約為20ns, 幅度是C端（后向串擾）幅度的一半。這是因為位于B端的51歐姆電阻和51歐姆的傳輸線(xiàn)構成的分壓器起到了分壓作用，使其幅度減小了50%。
2）長(cháng)度對串擾的影響
對傳輸線(xiàn)長(cháng)度進(jìn)行修改，設置耦合長(cháng)度為33.75 inch，67.5 inch，135 inch 三種情況，用時(shí)間表示的耦合長(cháng)度分別大約為5 ns, 10 ns, 20 ns。
仿真結果如下：
從仿真結果可以看出來(lái)， 隨著(zhù)耦合長(cháng)度的增加：
前向串擾的幅度增加
● 前向串擾的寬度保持恒定
● 后向串擾的幅度大小保持恒定
● 后向串擾的寬度隨著(zhù)耦合長(cháng)度的增加而增大。
2、帶狀線(xiàn)串擾仿真
修改Stackup, 將耦合傳輸線(xiàn)改為帶狀線(xiàn)
仿真結果如下：
有一個(gè)重要的不同點(diǎn)，這種情況下沒(méi)有前向串擾脈沖。這樣也證明了理論分析的一點(diǎn)，在帶狀線(xiàn)的環(huán)境中，前向串擾的容性成分與感性成分幾乎是大小相等方向相反的，所以它們相互抵消。所以對于一些對串擾敏感的信號，把走線(xiàn)都走到帶狀線(xiàn)的環(huán)境中去，就可以減少一種類(lèi)型的串擾。
3、終端匹配對串擾的改善
嘗試以下方法，在被動(dòng)線(xiàn)的近端添加一個(gè)終端匹配電阻(R3)，這個(gè)終端匹配電阻會(huì )吸收流向U2的后向串擾信號，從而在近端不會(huì )存在反射。
仿真結果如下：
可以看出來(lái)，在遠端不存在反射。在實(shí)際的設計中，很難像在仿真模型中那樣簡(jiǎn)單的在終端放置匹配電阻，那么，遠端串擾也就可能不會(huì )完全消除，而且我們也沒(méi)有真正消除近端的后向串擾，只是把它吸收了，不會(huì )反射回去。所以只能說(shuō)減小了串擾。
通過(guò)上面的一些仿真，我們證實(shí)了控制串擾可以采取的方法：
● 把走線(xiàn)走在帶狀線(xiàn)中
● 走線(xiàn)和參考層之間的距離盡可能小
● 走線(xiàn)之間的距離盡可能大
● 充分利用近端阻抗匹配的良好效果
（來(lái)源：信號完整性之旅，作者：王彥武）
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