【導(dǎo)讀】串擾在電路板設(shè)計中無可避免，如何減少串擾就變得尤其重要。在前面的一些文章中給大家介紹了很多減少串擾和仿真串擾的方法。本文作者從松緊耦合影響串擾的角度進行了分析。在國外的論壇上也有類型相關(guān)的文章。雖然最后的結(jié)論不是大家最想要的，但是這也驗證了信號完整性界的名言：
It depends.
串擾的根本原因是信號和返回路徑的邊緣電場和磁場從一條傳輸線耦合到另一條傳輸線。圖1為兩個微帶線的邊緣電場線。
圖1 兩條微帶線的邊緣電場線
電場和磁場之間的耦合再加上干擾線上的信號傳輸方向?qū)κ芎€造成不同類型的串擾，沿著受害線向前或者向后傳輸，相應(yīng)的產(chǎn)生近端串擾和遠端串擾。從電路的角度看，近端串擾噪聲就是容性和感性的耦合噪聲。干擾線與受害線之間的邊緣耦合越小，串擾越小。邊緣場會隨著兩條傳輸線間距離的增加大幅下降，所以要減小耦合，第一步就是增加傳輸線之間的距離。
但是同樣重要的是要將相鄰返回平面距離信號線靠近些，這樣邊緣場不會有太多分散出去。對于相同的線間距，距離返回平面近些，串擾就會小些，當然這也會造成較低的特性阻抗。如果你很在意串擾，用各種辦法來減小它，前提你要忍受較低的阻抗。
在差分對中，通道與通道間的串擾主要由差分對相鄰線間的耦合造成的。圖2為兩對差分線間的邊緣場線。
圖2 相鄰?fù)ǖ篱g都邊緣場線（兩對差分對）
在差分對中，p和n之間耦合最緊密，差分對1和差分對2之間的大部分耦合都是來自相鄰線n1和p2之間的耦合。n1和n2之間的耦合比n1和p2之間耦合的10%還小。然而如果我們使用緊耦合差分對，從n1到p2和n2的場線就會少一些，但是這并不是完整的圖。
如果加上限制條件，傳輸線差分阻抗為100 ohm，線寬為5mil，在緊耦合或松耦合或沒有耦合之間，對于相同的邊沿間距，出現(xiàn)了不同的現(xiàn)象。為了使差分阻抗維持在100 ohm，線寬為5mil，唯一的辦法就是改變信號與平面之間的介質(zhì)層厚度。
如果開始用100ohm緊耦合的帶狀線差分對，增加線間距的過程中，線間耦合逐漸減小，為保持差分阻抗不變，介質(zhì)層厚度就要減小，增加線和平面間的耦合來保持阻抗不變，平面就會距離信號線比較近。這時，邊緣場線會更多的分布在干擾線附近，n1到p2之間的串擾也會減小。
下邊保持差分阻抗為100ohm，線寬不變，當p到n間的間距增大，平面間距減小，通道與通道的相鄰線之間串擾就會減少。在n1到p2和n2上串擾噪聲減小的微小差異完全被n1和p2之間較小的耦合所掩蓋。
圖3顯示了三種結(jié)構(gòu)，分別為緊耦合，松耦合，沒有耦合的情況，均為100ohm的差分阻抗，5mil線寬。在平面間距較大的情況下，在兩個緊耦合的差分對中n1的邊緣場，比松耦合差分對中的范圍大。
圖3三種情況下的耦合，差分阻抗均為100ohm，線寬為5mil
圖4顯示了差分通道之間的近端噪聲隨著通道邊緣距離增大的變化。對于相同的邊沿間距，緊耦合要比松耦合的串擾大2倍多。在板子上使用緊耦合的差分對并不是為了達到較低串擾或者是較低的EMI的目的，而是為了使密度高和成本低。
圖4 通道間的最大近端串擾隨間距增大而改變，100ohm，5mil線寬的差分對
考慮到同一差分阻抗，同一線寬的限制，松耦合差分對的串擾一般都較小。
上述都是有相鄰平面層的情況，這個平面會影響差分阻抗和邊緣場線輻射的范圍。傳輸線可以是微帶線，也可以是帶狀線。
然而，沒有相鄰的返回平面時，差分對邊緣場線的范圍很大一部分會取決于線間耦合。緊耦合會把邊緣場線輻射限制在附近，不會對相鄰?fù)ǖ喇a(chǎn)生較大的串擾。這也是連接器、雙絞線、過孔甚至是一些引線封裝上常見的情況。
結(jié)論：通過上邊的分析，為了減小串擾到底是需要緊耦合還是松耦合，要根據(jù)實際情況而定了。
推薦閱讀：
