隨著切換速度的加快
，現代數字係統遇到了一係列難題，例如：信號反射、延遲衰落、串音、和電磁兼容失效等等。當集成電路的切換時間下降到5納秒或4納秒或更低時，印刷電路板本身的固有特性開始顯現出來。不幸的是，這些特性是有害的，在設計過程中應該盡量設法避開。 在高頻電路中，串音可能是最難理解和預測的，但是
，它可以被控製甚至被消除掉。

 

 

當dang信xin號hao沿yan著zhe印yin刷shua電dian路lu板ban的de布bu線xian傳chuan播bo時shi，其qi電dian磁ci波bo也ye沿yan著zhe布bu線xian傳chuan播bo，從cong集ji成cheng電dian路lu芯xin片pian一yi端duan傳chuan到dao線xian的de另ling一yi端duan。在zai傳chuan播bo過guo程cheng中zhong，由you於yu電dian磁ci感gan應ying，電dian磁ci波bo引yin起qi了le瞬shun變bian的de電dian壓ya和he電dian流liu。

 

diancibobaokuosuishijianbianhuadedianchanghecichang。zaiyinshuadianlubanzhong
，shijishang，diancichangbingbuxianzhizaigezhongbuxiannei
，youxiangdangyibufendediancichangnengliangcunzaiyubuxianzhiwai。suoyi，ruguofujinyouqitaxianlu，dangxinhaoyanyigen導線傳chuan播bo時shi
，其qi電dian場chang和he磁ci場chang將jiang會hui影ying響xiang到dao其qi它ta線xian路lu。根gen據ju麥mai克ke斯si韋wei爾er方fang程cheng，時shi變bian電dian及ji磁ci場chang會hui使shi鄰lin近jin導dao產chan生sheng電dian壓ya和he電dian流liu

，因yin此ci，信xin號hao傳chuan播bo過guo程cheng中zhong伴ban隨sui的de電dian磁ci場chang將jiang會hui使shi鄰lin近jin線xian路lu產chan生sheng信xin號hao，這zhe樣yang
，就jiu導dao致zhi了le串chuan音yin。 

在印刷電路板中
，引起串音的線路通常稱為“侵入者”。受串音幹擾的線路通常稱為“受害者”。在任何“受害者”中(zhong)的(de)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)都(dou)可(ke)被(bei)分(fen)為(wei)前(qian)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)和(he)後(hou)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)，這(zhe)兩(liang)種(zhong)信(xin)號(hao)部(bu)分(fen)地(di)由(you)於(yu)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)和(he)電(dian)感(gan)耦(ou)合(he)引(yin)起(qi)。串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)的(de)數(shu)學(xue)描(miao)述(shu)是(shi)非(fei)常(chang)複(fu)雜(za)的(de)，但(dan)是(shi)，如(ru)同(tong)湖(hu)麵(mian)上(shang)的(de)高(gao)速(su)快(kuai)艇(ting)
，前(qian)向(xiang)和(he)後(hou)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)的(de)某(mou)些(xie)量(liang)化(hua)特(te)徵(zhi)還(hai)是(shi)能(neng)被(bei)人(ren)們(men)所(suo)理(li)解(jie)。

 

高速快艇對水產生兩種影響。首先
，快艇在船頭激起浪花
，弧形的漣漪好像隨著快艇一起前進
；其次，當快艇行駛一段時間後
，會在身後留下長長的水跡。 

 

這很類似於信號通過“侵入者”時，“受害者”的反應。“受害者”中有兩種串音信號：位於侵入信號之前的前向信號
，像船頭的水和漣漪；落後於侵入信號的後向信號，像船開遠後仍在湖中的水跡。

 

 

前向串音表現為兩種相互關聯的特性：容性和感性。“侵入”信號前進時，在“受害者”中產生與之同相的電壓信號，這個信號的速度與“侵入”信號相同，但又始終位於“侵入”信號之前。這意味著串音信號不會提前傳播，而是和“侵入”信號同速並耦合入更多的能量。 

 

由於“侵入”信號的變化引起串音信號，所以前向串音脈衝不是單極性的，而是具有正負兩個極性。脈衝持續時間等於“侵入”信號的切換時間。

 

導dao線xian間jian的de耦ou合he電dian容rong決jue定ding了le前qian向xiang串chuan音yin脈mai衝chong的de幅fu值zhi
，而er耦ou合he電dian容rong是shi由you許xu多duo因yin素su決jue定ding的de，例li如ru印yin刷shua電dian路lu板ban的de材cai料liao，幾ji何he尺chi寸cun，線xian路lu交jiao叉cha位wei置zhi等deng等deng。幅fu值zhi和he平ping行xing線xian路lu間jian的de距ju離li成cheng比bi例li：距離越長
，串音脈衝就越大。然而，串音脈衝幅值有一個上限，因為“侵入”信號漸漸地失去了能量，而“受害者”又反過來耦合回“侵入者”。 前向串音的電感特性

當“侵入”信號傳播時
，它的時變磁場同樣會產生串音：具有電感特性的前向串音。但是感性串音和容性串音明顯不同：qianxiangganxingchuanyindejixingheqianxiangrongxingchuanyindejixingxiangfan。zheyinweizaiqianjinfangxiang，chuanyinderongxingbufenheganxingbufenzaijingzheng

，zaixianghudixiao。shijishang，dangqianxiangrongxingheganxingchuanyinxiangdengshi，jiubucunzaiqianxiangchuanyin。

 

在zai許xu多duo設she備bei中zhong
，前qian向xiang串chuan音yin相xiang當dang小xiao，而er後hou向xiang串chuan音yin成cheng了le主zhu要yao問wen題ti
，尤you其qi對dui於yu長chang條tiao形xing電dian路lu板ban
，因yin為wei電dian容rong耦ou合he增zeng強qiang了le。但dan是shi
，在zai沒mei有you仿fang真zhen的de前qian提ti下xia，實shi際ji無wu法fa知zhi道dao感gan性xing和he容rong性xing串chuan音yin抵di消xiao到dao何he種zhong程cheng度du。

 

如果你測到了前向串音，你就可以根據其極性判別你的走線是容性耦合還是感性耦合。如果串音極性和“侵入”信號相同，容性耦合占主要地位，反之
，感性耦合占主要地位。在印刷電路板中，通常是感性耦合更強些。

後向串音發生的物理理和前向串音相同：“侵入”信號的時變電場和磁場引起“受害者”中的感性和容性信號。但是這兩者之間也有所不同。

 

最大的不同是後向串音信號的持續時間。因為前向串音和“侵入”信號的傳播方向及速度相同，所以前向串音的持續時間和“侵入”信號等長。但是
，後向串音和“侵入”信號反方向傳播，它滯後於“侵入”信號，並引起一長串脈衝。 

 

與前向串音不同，後向串音脈衝的幅值與線路長度無關，其脈衝持續期是“侵入”信號延遲時間的兩倍。為什麽呢？假設你從信號出發點觀察後向串音，當“侵入”信號遠離出發點時
，它仍在產生後向脈衝，直到另一個延遲信號出現。這樣，後向串音脈衝的整個持續時間就是“侵入”信號延遲時間的兩倍。

 

 

nikenengbuguanxinqudongxinpianhejieshouxinpiandechuanyinganrao。raner，niweishenmeyaoguanxinhouxiangmaichongne？yinweiqudongxinpianyibanshidizushuchu，tafanshedechuanyinxinhaoduoyuxishoudechuanyinxinhao。danghouxiangchuanyinxinhaodaoda“受害者”的驅動芯片時
，它會反射到接收芯片。因為驅動芯片的輸出電阻一般低於導線本身

，常常引起串音信號的反射。 

 

與(yu)前(qian)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)具(ju)有(you)感(gan)性(xing)和(he)容(rong)性(xing)兩(liang)種(zhong)特(te)性(xing)不(bu)同(tong)，後(hou)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)隻(zhi)有(you)一(yi)個(ge)極(ji)性(xing)，所(suo)以(yi)後(hou)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)就(jiu)不(bu)能(neng)自(zi)我(wo)抵(di)消(xiao)。後(hou)向(xiang)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)及(ji)其(qi)反(fan)射(she)之(zhi)後(hou)的(de)串(chuan)音(yin)信(xin)號(hao)的(de)極(ji)性(xing)和(he)“侵入”信號相同，其幅值是兩部分之和。

 

切記，當你在“受害者”的接收端測到後向串音脈衝時，這個串音信號已經經過了“受害者”驅動芯片的反射。你可以觀察到後向串音信號的極性和“侵入”信號相反。

 

在數字設計時，你常常關心一些量化指標，例如：不管串音是如何產生，何時產生，前向還是後向的，它的最大噪聲容限為150mV。那麽


，存在簡單的能夠精確衡量噪聲的方法嗎？簡單的回答是“沒有”，因為電磁場效應太複雜了，涉及到一係列方程

，電路板的拓撲結構，芯片的模擬特性等等。

 

很hen多duo設she計ji者zhe認ren為wei縮suo短duan線xian路lu長chang度du是shi降jiang低di串chuan音yin的de關guan鍵jian。事shi實shi上shang

，幾ji乎hu所suo有you電dian路lu設she計ji軟ruan件jian都dou提ti供gong了le最zui大da並bing行xing線xian路lu的de長chang度du控kong製zhi功gong能neng。不bu幸xing的de是shi，僅jin改gai變bian幾ji何he數shu值zhi，是shi很hen難nan降jiang低di串chuan音yin的de。

 

因yin為wei前qian向xiang串chuan音yin受shou耦ou合he長chang度du影ying響xiang，所suo以yi當dang你ni縮suo短duan沒mei有you耦ou合he關guan係xi的de線xian路lu長chang度du時shi，串chuan音yin幾ji乎hu沒mei有you減jian少shao。再zai者zhe，如ru果guo耦ou合he長chang度du超chao過guo驅qu動dong芯xin片pian下xia降jiang或huo上shang升sheng時shi延yan，耦ou合he長chang度du和he前qian向xiang串chuan音yin的de線xian性xing關guan係xi會hui到dao達da一yi個ge飽bao和he值zhi，這zhe時shi
，縮suo短duan已yi經jing很hen長chang的de耦ou合he線xian路lu對dui減jian少shao串chuan音yin影ying響xiang甚shen小xiao。

 

yigehelidefangfashikuodaouhexianlujiandejuli。jihuzaisuoyouqingkuangxia，fenliouhexianlunenggoudadajiangdichuanyinganrao。shijianzhengming，houxiangchuanyinfuzhidazhiheouhexianlujiandejulidepingfangchengfanbi，ji：如果你將這個距離增加一倍，串音降低四分之叁。當後向串音占主要地位時，這個效果更加明顯。

 

 

從實踐觀點出發，最重要的問題是如何去除串音。當串音會影響電路特性時，你該怎麽辦
？

你可以采取以下兩種策略。一種方法是改變一個或多個影響耦合的幾何參量，例如：線路長度、線路之間的距離、電路板的分層位置。另一種方法是利用終端，將單線改成多路耦合線。合理的設計，多線終端能夠取消大部分串音。

 

 

 

要(yao)增(zeng)大(da)耦(ou)合(he)線(xian)路(lu)間(jian)的(de)距(ju)離(li)並(bing)不(bu)是(shi)很(hen)容(rong)易(yi)的(de)。如(ru)果(guo)你(ni)的(de)布(bu)線(xian)非(fei)常(chang)密(mi)

，你(ni)必(bi)須(xu)花(hua)很(hen)多(duo)精(jing)力(li)才(cai)能(neng)降(jiang)低(di)布(bu)線(xian)密(mi)度(du)。如(ru)果(guo)你(ni)擔(dan)心(xin)串(chuan)音(yin)幹(gan)擾(rao)，你(ni)可(ke)以(yi)增(zeng)加(jia)一(yi)或(huo)二(er)個(ge)隔(ge)離(li)層(ceng)。如(ru)果(guo)你(ni)必(bi)須(xu)擴(kuo)大(da)線(xian)路(lu)或(huo)網(wang)絡(luo)間(jian)的(de)距(ju)離(li)

，那(na)麽(me)你(ni)最(zui)好(hao)擁(yong)有(you)一(yi)個(ge)便(bian)於(yu)操(cao)作(zuo)的(de)軟(ruan)件(jian)。線(xian)路(lu)寬(kuan)度(du)和(he)厚(hou)度(du)同(tong)樣(yang)影(ying)響(xiang)串(chuan)音(yin)幹(gan)擾(rao)，但(dan)是(shi)其(qi)影(ying)響(xiang)遠(yuan)小(xiao)於(yu)線(xian)路(lu)的(de)距(ju)離(li)因(yin)素(su)。所(suo)以(yi)，一(yi)般(ban)很(hen)少(shao)調(tiao)整(zheng)這(zhe)兩(liang)個(ge)參(can)量(liang)。

yinweidianlubandejueyuancailiaocunzaijiedianchangshu
，yehuichanshengxianlujiandeouhedianrong，suoyijiangdijiedianchangshuyekejianshaochuanyinganrao。zhegexiaoguobingbuhenmingxian
，tebieshiweidaidianlu　　部bu分fen介jie電dian質zhi已yi經jing是shi空kong氣qi了le。更geng重zhong要yao的de是shi，改gai變bian介jie電dian常chang數shu並bing不bu那na麽me容rong易yi，特te別bie是shi在zai昂ang貴gui的de設she備bei中zhong。一yi個ge變bian通tong的de辦ban法fa是shi采cai用yong較jiao貴gui的de材cai料liao，而er不bu是shiFR-4。

 

介電質厚度，很大長度上影響了串音幹擾。一般的，使布線層靠近電源層（Vcc或地），能夠降低串音幹擾。改善效果的精確數值需要通過仿真來確定。

 

 

一些印刷電路板設計者仍然不注意分層方法
，這在高速電路設計中是個重大失誤。分層不但影響傳輸線的性能，例如：阻抗、延遲和耦合，而且電路工作易於失常，甚至改變。例如，通過減少5mil的介電質厚度來降低串音幹擾，這是不可以的，雖然在成本和工藝上都能做到。

 

另ling外wai一yi個ge容rong易yi忽hu略lve的de因yin素su是shi層ceng的de選xuan擇ze。很hen多duo時shi候hou
，前qian向xiang串chuan音yin是shi微wei帶dai電dian路lu中zhong的de主zhu要yao串chuan音yin幹gan擾rao。但dan是shi，如ru果guo設she計ji合he理li，布bu線xian層ceng位wei於yu兩liang個ge電dian源yuan層ceng之zhi間jian
，這zhe樣yang就jiu很hen好hao地di平ping衡heng了le容rong性xing耦ou合he和he感gan性xing耦ou合he，具ju有you較jiao低di幅fu值zhi的de後hou向xiang串chuan音yin便bian成cheng為wei主zhu要yao因yin素su。所suo以yi，仿fang真zhen時shi你ni必bi須xu注zhu意yi
，是shi哪na種zhong串chuan音yin幹gan擾rao占zhan主zhu要yao地di位wei。 

 

布(bu)線(xian)和(he)芯(xin)片(pian)的(de)位(wei)置(zhi)關(guan)係(xi)對(dui)串(chuan)音(yin)也(ye)有(you)影(ying)響(xiang)。因(yin)為(wei)後(hou)向(xiang)串(chuan)音(yin)到(dao)達(da)接(jie)收(shou)芯(xin)片(pian)後(hou)反(fan)射(she)到(dao)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)，所(suo)以(yi)驅(qu)動(dong)芯(xin)片(pian)的(de)位(wei)置(zhi)和(he)性(xing)能(neng)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。因(yin)為(wei)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)
，反(fan)射(she)及(ji)其(qi)它(ta)因(yin)素(su)
，所(suo)以(yi)很(hen)難(nan)解(jie)釋(shi)串(chuan)音(yin)主(zhu)要(yao)受(shou)誰(shui)影(ying)響(xiang)。如(ru)果(guo)有(you)多(duo)種(zhong)拓(tuo)撲(pu)結(jie)構(gou)供(gong)選(xuan)擇(ze)，最(zui)好(hao)通(tong)過(guo)仿(fang)真(zhen)來(lai)確(que)定(ding)哪(na)種(zhong)結(jie)構(gou)對(dui)串(chuan)音(yin)影(ying)響(xiang)最(zui)小(xiao)。

 

一個可能減少串音的非幾何因素是驅動芯片本身的技術指標。一般原則是
，選擇切換時間長的驅動芯片
，以減少串音幹擾（解決很多其它由於高速引起的問題也如此）。即ji使shi串chuan音yin不bu嚴yan格ge地di和he切qie換huan時shi間jian成cheng正zheng比bi，降jiang低di切qie換huan時shi間jian仍reng然ran會hui產chan生sheng重zhong大da影ying響xiang。許xu多duo時shi候hou，你ni對dui驅qu動dong芯xin片pian技ji術shu無wu法fa選xuan擇ze
，你ni隻zhi能neng改gai變bian幾ji何he參can量liang來lai達da到dao目mu的de。 通過終端降低串音

眾所周知
，一根獨立
、無wu耦ou合he傳chuan輸shu線xian的de終zhong端duan連lian接jie匹pi配pei阻zu抗kang
，它ta就jiu不bu會hui產chan生sheng反fan射she。現xian在zai考kao慮lv一yi係xi列lie耦ou合he的de傳chuan輸shu線xian，例li如ru，叁san根gen互hu相xiang有you串chuan音yin的de傳chuan輸shu線xian，或huo一yi對dui耦ou合he傳chuan輸shu線xian。如ru果guo利li用yong電dian路lu分fen析xi軟ruan件jian，可ke以yi導dao出chu一yi對dui矩ju陣zhen，分fen別bie表biao示shi傳chuan輸shu線xian本ben身shen和he相xiang互hu間jian的de電dian容rong和he電dian感gan。例li如ru，叁san根gen傳chuan輸shu線xian可ke能neng有you下xia列lie的deC和L矩陣：

 

在這些矩陣中，對角線元素是傳輸線自身值
，非對角線元素是傳輸線相互間的值。（注意它們是用每單位長度的pF和nH來表示的）。可以用精良的電磁場測試儀來確定這些值。 

 

可以看出，每一組傳輸線也有一個特徵阻抗矩陣。在這個Z0矩陣中，對角線元素表示傳輸線對地線的阻抗值，非對角線元素是傳輸線耦合值。

 

對於一組傳輸線
，與單根傳輸線類似，如果終端是與Z0匹配的阻抗陣

，它的矩陣幾乎是相同的。所需的阻抗不必是Z0中的值，隻要組成的阻抗網絡與Z0匹配就行。阻抗陣中不僅包括傳輸線對地的阻抗

，而且包括傳輸線之間的阻抗。

 

這樣的一個阻抗陣具有良好的性質。首先它可以阻止非耦合線中串音的反射。更重要的是，它可以消除已經形成的串音。

 

 

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，zheyangyigezhongduanshiangguide
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，yekenengbuqizuoyong

，danrengbushiweiyizhongzhidetuijiandefangfa。