串擾

串擾（Crosstalk）

串擾是信號在傳輸線上傳播時，由于電磁耦合而在相鄰的傳輸線上產生不期望的電壓和電流噪聲，信號線的邊緣場效應是導致串擾產生的根本原因。

信號沿傳輸線傳播時，在信號路徑與返回路徑將產生電力線與磁力線匝，電磁場會延伸到周圍的空間，這些延伸出去的場稱為邊緣場。

靜態網絡靠近干擾源一端的串擾稱為近端串擾（后向串擾），遠離干擾源一端的串擾稱為遠端串擾（前向串擾）。根據串擾產生的原因不同將串擾分為：容性耦合串擾與感性耦合串擾。

一、容性耦合串擾：

〝容性耦合〞是當干擾線上有信號傳輸時，由于信號邊沿電壓的變化，在信號邊沿附近的區域，干擾線上的分布電容會感應出時變的電場，而受害線處于這個電場里面，所以變化的電場會在受害線上產生感應電流。    

二、感性耦合串擾：

    〝感性耦合〞當信號在干擾線上傳播時，由于信號電流的變化，在信號躍變的附近區域，通過分布電感的作用將產生時變的磁場，變化的磁場在受害線上將感應出噪聲電壓，進而形成感性耦合電流，并分別向近端和遠端傳播。       

三、容性耦合與感性耦合的混合效應：    

由于電流流向與遠端容性耦合的電流方向是反向的，所以到達受害線遠端的耦合電流是兩者之差。一般在完整的參考地平面上，容性耦合與感性耦合產生的串擾電壓大小相等，因此遠端串擾的總噪聲因為容性耦合與感性耦合產生電流極性相反，而磁場互相抵消。

對于帶狀線更能夠顯示兩者之間很好的平衡，其遠端耦合系數極小，而對于微帶線，由于與串擾相關的電場大部分是穿過空氣，而不是其它的絕緣材料，因此容性耦合比感性耦合小，導致其遠端串擾是個負數。

四、影響串擾大小的因素：

4.1、耦合長度對串擾的影響：

對于遠端串擾峰值與耦合長度成正比，耦合長度越長，串擾越大；而對于近端串擾，當耦合長度小于飽和長度時，串擾將隨耦合長度增加而增加，但是當耦合長度大于飽和長度時，近端串擾為一個穩定值。

4.2、線間距對串擾的影響：

串擾的大小與線間距成反比，隨著線間距的增大，無論是近端串擾還是遠端串擾都將減小，當線間距≧3倍線寬時，串擾已經很小了。

4.3、信號的邊沿翻轉速度對串擾的影響：

串擾的大小與信號的邊沿翻轉速度成正比，即信號的上升沿/下降沿越快（越陡峭），則串擾越大。信號的頻率高并意味著上升沿/下降沿越快，同理信號頻率低也不意味著上升沿/下降沿越慢。    

4.4、其它影響串擾的因素：

    串擾的大小還受介質厚度、電流方向、負載大小等因素影響。

4.5、如何抑制串擾：

• 加大PCB布線間距。

• 減小PCB布線平行長度，或者采用垂直交叉布線的方式。

• 減緩信號上升沿與下降沿。

• PCB布線緊鄰參考地平面或者電源層。

• PCB布線之間增加地線屏蔽，減小串擾。

• 通過端接，抑制信號反射，減小串擾。

• 降低信號驅動電流和工作電壓。

• 采用帶狀線抑制串擾。

• 采用3W PCB布線原則。

• 使用介電常數較低的疊層。

• 在封裝和接插件中不要共用返回引腳。

• 改變負載大小。

• 采用差分信號的布線方式。