实验七(ok)-串音现象.doc

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1、實驗七串音現象ㄧ、原理說明串音(crosstalk)一種訊號干擾現象，發生於相鄰佈線訊號間的電磁耦合，然後影響到彼此的訊號大小。主要是兩相鄰導體之間所形成的互感與互容所造成的影響，透過互感或互容將能量轉移至鄰近訊號線上，隨著印刷電路板的繞線佈局密度增加而益顯嚴重，尤其是長距離匯流排的佈局或是頻率成分很高的訊號，更容易發生串音的現象，如圖7.1所示，顯示串音經由電磁耦合將能量傳到鄰近的佈線上造成訊號干擾。圖7.1串音現象這種經由互感與互容將能量由一個傳輸線耦合到相鄰的傳輸線上，依發生位置可以區分為近端串

2、音(near-endcrosstalk)或逆向串音(backwardcrosstalk)及遠端串音(far-endcrosstalk)或順向串音(forwardcrosstalk)。圖7.2為兩傳輸線發生串音的示意圖及其等效電路圖，兩平行線長度為l，驅動線(Driverline)上傳送一正緣的脈波(positive-goingedge)，假定在x點經由互容Cm及互感Km會在受干擾線(Victimline)上造成不必要的干擾訊號。驅動線在x點透過互容Cm產生一個電流Ic流到受干擾線上，此電流將分成兩個大

3、小相等方向相反的電流朝向受干擾線上的兩個端點流走，而驅動線在x點也透過互感Km感應產生一個電流IL流到受干擾線上，此電流在受干擾線之方向因Lenz’s定律其方向將與驅動線之電流方向相反，因此在受干擾線上將有Ic/2-IL的電流遠端並且也將有的Ic/2+IL電流朝向近端。圖7.2兩傳輸線發生串音的示意圖及其等效電路圖已經了解串音的現象後，開始來討論遠端及近端串音大小，圖7.3說明在平行線遠端及近端串音的示意圖，假設在驅動端傳送一正緣脈波，在x1點將因互容及互感而在受干擾線上產生Vb1的電壓朝向近端流動及

4、Vf1的電壓朝向遠端流動，另外在x2點也將產生Vb2的電壓朝向近端流動及Vf2的電壓朝向遠端流動。因此累積一段平行線段後，在受干擾線的近端將會有一個極性與驅動端相同且寬度為2Td的脈波干擾訊號產生，而在受干擾線的遠端在Td的時間一般將會產生一個極性與驅動端相反且大小與線長及脈波上升時間成正比之脈波干擾訊號，其中Td為兩平行線長的傳輸時間，圖7.4為遠端及近端串音大小示意圖。圖7.3平行線遠端及近端串音的示意圖圖7.4為遠端及近端串音大小示意圖一般受干擾線上因驅動線上電壓Vin而產生串音的訊號大小為其中

5、順向干擾訊號Vf(x,t)為反向干擾訊號Vb(x,t)為如果兩平線是對稱的線，則順向串音係數Kf(forwardcrosstalkcoefficient)及反向串音係數Kb(backwardcrosstalkcoefficient)分別為其中Cm為兩平行傳輸線之間的互容，Lm為兩平行傳輸線之間的互感，Zo為傳輸線的特性阻抗，Td為傳輸線l長的傳輸延遲時間及To為單位長度的傳輸延遲時間。但是若兩平線是非對稱的線，則其順向串音係數Kf(forwardcrosstalkcoefficient)及反向串音係數

6、Kb(backwardcrosstalkcoefficient)分別為若在驅動線上之驅動訊號大小(amplitude)為Vm及訊號上升時間(risetime)為Tr，參考圖7.5則其訊號大小表示式為上升函數(rampfunction)線長l之順向串音大小為所以只有在訊號上升時間或下降時間才會發生串音。圖7.5上升函數而線長l之反向串音大小為反向串音大小為KbVm且寬度為2Td之脈波，如圖7.6所示。但是若2Td

7、=To´l，因此反向串音大小為2(Tol/Tr)KbVm。如果可允許最大的反向串音大小為Vb,max，則最大可允許之平行線長度為。圖7.6反向串音於2Td>Tr及2Td

8、差動架構來比較其串音的現像(圖示3)其中較粗的訊號線為25歐姆，其於為50歐姆。目的在於差阻抗不匹配下其串音現像會造成何種變化四中間為有微帶線但和沒有VIA鑽孔和背面接地(圖示四)，來和圖1的情形來比較。看其串音現像是否有其改善五在背面GND層挖空(2260x1935mils)，其中2條訊號線間距為65mils來比較電源回路的長短是否會為串音現像造成影響以下為實際洗出來的實體板子量測方式和儀器我們這次使用的是TDR阻抗測試器，如下圖所示利用TDR阻抗測試