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差分串擾和差分對之間的間距
差分串擾和差分對之間的間距
串擾是單端和差分走線中信號完整性的一個基本方面。每個布線配置的信號線之間的間距是使用典型的經驗法則定義的，可以很容易地在您的 PCB 設計軟件中定義為設計規則。定義差分對中每條跡線之間間距的一個經驗法則是“5S”規則，有時在應用筆記和其他 PCB 設計指南中稱為“5W”規則。
5S 規則規定，差分對中兩條線之間的間距應比差分對中每條走線的寬度大 5 倍。當多個差分對需要密集布線時，差分對之間的串擾就成為一個重要的考慮因素，我們需要一種方法來分析多個差分對之間的間距。事實證明，這是線對到最近地平面的高度的函數。讓我們更深入地研究一下，看看我們如何確定差分對之間的正確間距以防止差分串擾。
什么是差分串擾？
顧名思義，差分串擾是單端串擾的差模模擬，指的是差分對之間的串擾形式，或差分對在單端走線上產生的串擾。在單端對之間發現的兩種串擾（NEXT 和 FEXT）也發生在差分對之間。強差分串擾可以通過電容和電感感應，具體取決于結構的頻率和幾何形狀。
在遠離該對的某個橫向距離處看到的總場是來自兩對的場的總和。因為一對的兩端之間有一些間距，所以在遠離差分對的某個橫向距離處看到的總場不等于零。此外，當兩對具有較大的間距時，遠離兩條跡線的電磁場強度較大。
這促使制定一些用于定義兩個差分對之間間距的規則。從上面的討論中，僅僅知道場強隨著遠離線對而降低，人們自然會為差分對制定以下布局要求：
兩個差分對之間的間距應與差分對中每個走線之間的間距成正比。
兩個差分對之間的間距應以某種方式與每對與其參考平面（如果存在）之間的距離成正比。
讓我們看看以下兩個差分對的幾何結構，并確定它們之間的差模串擾。您可能認為差分對的全部意義在于噪聲抑制；雖然這對于共模噪聲是正確的，但受害對中兩條跡線之間的場強差異將在每對中產生不同級別的噪聲，在接收器中表現為差模噪聲。
用于檢查兩個微帶差分對之間的差分串擾的模型。
計算一階模型中的差分串擾強度
在上面的討論中，還有一個方面沒有考慮：走線在其參考平面上方的高度以及成對走線的精確排列。可以對帶狀線差分對進行類似的考慮。在這里，我們想量化作為幾何函數的差分串擾的強度。此處顯示的方法與 Douglas Brooks 顯示的方法非常相似。這通常通過從電路模型定義串擾系數來完成。這些模型的問題在于，它們無法將受害者跡線處的場強作為攻擊者和受害者之間的距離的函數來考慮。
在上述模型中，我們可以將串擾系數C定義為走線間距S和參考平面H上方高度的函數。將串擾系數定義為比率 ( S/H )的函數是很方便的。在這種情況下，相隔距離 S 的兩條相反極性的走線之間的單端串擾系數為：
單端串擾系數
這里，k是一個比例常數，它與入侵線路上的信號上升時間、犧牲線路的傳遞函數和基板的介電常數有關。在足夠高的頻率和接近電阻性負載的情況下，k將是一個與信號上升時間成正比的常數。正如我們很快將看到的，C的值可用于定義在給定比率 ( S/H ) 下受害跡線上產生的共模與差分串擾噪聲的比率。差分接收器會消除共模噪聲，因此我們希望將差模噪聲降至最低。
差分串擾是通過計算串擾系數的和和差來定義的。對于上面顯示的布置，一對差分對和受害對中的一條跡線之間的串擾只是它們系數的總和。請注意，對于任何間距值，只需進行比例變換S → S (1+ x )。差分串擾只是受害跡線的串擾系數差異：
差分串擾系數
如果我們將其繪制為( S/H ) 的各種值的x函數，我們會發現當走線更靠近接地平面時，可以減小兩對之間的間距。下圖顯示了k = 1 的情況；增加 k 只會將這些曲線向上移動 y 軸。這樣做是為了滿足對差分串擾的給定要求。例如，假設您需要 0.002 的差分串擾系數；如果走線距離最近的地平面較遠，則需要更大的間距以確保滿足此設計目標。
作為線對間距函數的差分串擾系數。
另外，看看當 ( S/H ) = 0.5時會發生什么；最大串擾系數并不總是在x = 0時出現。根據您的設計目標，您可以將走線靠得更近，并看到與走線相距較遠時相同水平的差分串擾。
您可能想知道：走線寬度怎么樣？走線寬度很重要，因為它決定了單端和差分阻抗、電容和電感。