高速数字系统设计中的串扰分析

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1、EMC认证与电磁兼容卷Certification&EMCEMC高速数字系统设计中的串扰分析CrosstalkAnalysisonHigh-speedDigitalSystemDesign闫美云YanMei-yun（西安电子科技大学机电工(Schoo1ofElectromechanicalEngineering,程学院，西安710071）XidianUniversity,Xi'an710071,China)摘要:本文阐述了串扰的机理，并对串扰对系统级性能的影响做了一定的研究，同时,采用Hyperlynx信号完整性工具进行了有效的仿真试验

2、,验证了理论分析的正确性和相关性。并在此基础上给出了高速数字系统设计中的避免串扰的基本规则。关键词:高速数字设计;串扰;传输模式中图法分类号:TN710文献标识码:A文章编号:1003-0107（2007）05-0072-0472Abstract:Themechanismsofcrosstalkareintroducedinthispaper,andsomeresearchisdoneontheeffectsthatcrosstalkhasonsystem-levelperformance,atthemeantime,thevalid

3、ationandnecessityoftheanalysisbyoneoftheEDAtoolsHyperlynxisgiven.Atthebasicofthese,severalfundamentalguidelinesforavoidingcrosstalkinhigh-speeddigitaldesigningarepresent.Keywords:High-speeddigitaldesign;Crosstalk;TransmissionmodesCLCnumber:TN710Documentcode:AArticleID:1

4、003-0107(2007)05-0072-041.引言在静态线上引起正比于驱动线上电3.近端串扰和远端串扰当今时代，随着高速数字系统流变化率的电压噪声，此噪声大小近端串扰是从静态线上离驱动设计中时钟频率日益提高，信号完可以用下式表达:端最近的一端看进去的串扰（有时整性问题变得更为严重。其中，两称为后向串扰），远端串扰是指从(1)个或多个网络间的串扰问题尤为突静态线上离驱动端远的一端看进去出。要成功地进行设计，解决串扰互容C简单地说是两个导体的串扰（有时称为前向串扰）。如图m问题成为关键。间的电场耦合，在电路模型中，由1所示。串扰是芯

5、片上走线之间的寄生电场引起的耦合被表示为互容。互由于互容在静态线上产生的电耦合,它普遍存在于数字电路中:芯容会在静态线上引起正比于驱动线流会分成两部分分别流向静态线的片内部、PCB板、接插件、芯片封装上电压变化率的电流噪声，此噪声两端，而互感产生的电流则是从静以及通信电缆等。随着技术的发大小可以用下式表达:态线的远端流向近端（即互感产生展,消费者对产品的要求越来越向的电流方向与原电流方向相反）。(2)小而快发展,在这种情况下,必须更因此，流向近端和远端的串扰电流加注意数字电路系统中的串扰现从以上两式可以看出，在高速可以表达如下:象。因

6、此,了解串扰的机理以及如数字系统中互感和互容引起的噪声I＝I(L)+I(C)(3)近m近m何在设计中避免就显得非常重要。是相当可观的。因此，在高速数字I＝I(C)-I(L)(4)远远mm设计中必须尽量避免串扰噪声。静态线近端和远端串扰噪声具2.产生机理串扰是能量从一个网络耦合到另外一个网络的效应。互容和互感是引起串扰的两个机理。互感L是驱动线上的磁场在静m态线上激发电流（准确地说，如果静态线距离驱动线足够近以至于它包含在驱动线所产生的磁场中，就会在这条线上产生电流。）互感会图１由互感互容引起的串扰电流流向ELECTRONICSQUAL

7、ITY·2007第05期·认证与电磁兼容卷EMCCertification&EMC体形态如图2给出。当数字脉冲沿噪声流向近端另一部分流向远端，边沿在t=TD传到驱动线的远端时，传输线传输时，上升沿和下降沿会并分别称作近端和远端串扰脉冲。驱动信号和远端串扰均被接收器接在邻近的线上引起连续的噪声。这远端串扰脉冲与驱动线上的信号边受。静态线上最后一部分近端串扰EMC里假设上升下降沿时间比传输线延沿同时传输。近端串扰脉冲产生在刚好优先于被接收信号，但是，由迟小得多。如前所述，一部分串扰边沿处并传回近端。其次，当信号于它必须经过整条线并返回，所

8、以到t=2TD时才能回到近端。因此，对于一对端接传输线，近端串扰从t=0开始持续到t=2TD。而远端串扰会发生在t=TD，且持续时间几乎等于信号的上升沿或下降沿。只有信号随时间变化产生串扰,并且近端串扰持续的时间为2TD