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近端串擾和遠端串擾的大小

前面說了近端串擾和遠端串擾的耦合電流和方向,那么近端串擾和遠端串擾到底有多大,或者是一個什么樣的量級,這部分就從公式和仿真對比開始。

根據前文仿真得出的互容互感相互情況,下表列出3W的的仿真數據:

容性耦合(3W)

感性耦合(3W)

近端串擾的大小

根據前文仿真的相關數據和近端串擾系數公式,如下圖:

以此計算得出近端串擾系數3W為2% 。根據前文 容性耦合和感性耦合 仿真得出的互容和互感數據,計算得出2W的線間距為4.8%,4W的線間距為1.1%。

為了便于和仿真的數據進行對比,將輸入電壓調成1V,便于后面的計算和比較。

仿真得出的曲線和數據如下:

整理一下相關數據:

  • 2W -->4.4%(仿真值),2W -->4.8%(計算值),兩者平均值:4.6%
  • 3W-->1.8%(仿真值),3W-->2%(計算值),兩者平均值:1.9%
  • 4W-->1%(仿真值),4W-->1.1%(計算值),兩者平均值:1.05%

結果對比,仿真值略小于計算值。

基于3W的原則,表層微帶線近端串擾的噪聲幅值為輸入電壓的1.9%(平均值)

相同的仿真條件與設置,得出內層的帶狀線的仿真曲線和數據:

根據微帶線仿真值和計算值的對比趨勢,3W原則,內層帶狀線近端串擾的噪聲幅值也可近似為輸入電壓的1.8%。

將近端串擾的微帶線和帶狀線的波形放在一起進行比較,如下圖:

將近端串擾的微帶線和帶狀線進行對比,總結得出:

  • 線間距越大,噪聲幅值越小
  • 相比于微帶線,線間距越大,帶狀線減小的數值更大
  • 3W原則,微帶線和帶狀線的噪聲幅值相差不大

遠端串擾的大小

根據前文仿真的相關數據和遠端串擾的相關公式,如下圖:

容性耦合(3W)

感性耦合(3W)

以此計算得出,遠端串擾系數3W為-0.022*(Td/Tr)。根據前文  仿真得出的互容和互感數據,計算得出2W的線間距FEXT為-0.039*(Td/Tr),4W的線間距FEXT為-0.013*(Td/Tr)

整理一下相關數據:

  • 2W -->27.4%(仿真值),2W -->19.5%(計算值),兩者平均值:23.5%
  • 3W-->14.7%(仿真值),3W-->11%(計算值),兩者平均值:12.9%
  • 4W-->8.8%(仿真值),4W-->6.5%(計算值),兩者平均值:7.7%

結果對比:仿真值大于計算值。

3W的原則,表層微帶線遠端串擾的噪聲幅值為輸入電壓的12.9%(平均值)

需要注意的是,遠端串擾的數值是基于未飽和的情況來說明的。飽和的情況下,3W原則,噪聲幅值為輸入電壓的50%。

總結

近端串擾和遠端串擾的大小只是一個預估的趨勢值,在實際的產品設計與問題中,可以有一個噪聲量化的考慮,為了便于直觀地說明問題,有些影響信號的因素是沒有考慮的,比如疊層設置中,導體損耗和介質損耗是沒有考慮的,但是損耗對信號的影響是實際存在的,這就需要我們在實際的問題中,要先預估和定向知道哪一種因素對問題影響更大,這樣才能更快地定位問題,更好地解決問題。

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