两并行传输线之间存在着互容与互感的耦合模型(lumped model)如下所示
8 T- \0 }' k0 ^, G0 q 1.电容性耦合与电感性耦合
1.1 Capacitive coupling and coupled current
. b. E! j/ @ C* E* Z+ t% C1.1.1 两相邻的导线(或导体)，如果靠的够近，当一条在线有电压信号的变化，会产生电场对另一线耦合出电流信号变化。由于这是电场的影响，所以可以透过寄生电容(互容, mutual capacitance)模型来解释。
/ v* Z7 @6 j5 F w
3 t0 v! B- S( o: V$ N1.1.2 只有在active line传递edge所到之处的瞬间(dV/dt arrive)，才会在quiet line产生感应成份(coupled noise, I)。红色表示流往近端的耦合成份，绿色表示流往远程的耦合成份。7 y" A4 A T: A* c
0 N- r' Z4 N9 B! A \9 C$ W
两线间的耦合效应可以由Fringe Field的分布来完全决定
( @, ]" E' x& i6 g1 T
' j; i4 N2 ^1 i( e1.1.3 互容与两线的距离直接相关
( P2 V, J% n1 i* B( q3 s对于线宽5mils特性阻抗50欧姆的microstrip，当线距采用1W，互容约0.15pF/in；当线距采用3W，互容约0.0244pF/in；若两线间放一条guard trace则互容降的更低，约只剩0.016pF/in。
' A1 T7 v# U% t$ M2 o2 | N1.2 Inductive coupling and coupled current
# @) v/ K/ |( m* _. f
1.2.1 两相邻的导线(或导体)，如果靠的够近，当一条在线有电流信号的变化，会产生磁场对另一线耦合出电压信号变化。由于这是 磁场的影响，所以可以透过寄生电感(互感, mutual inductance)模型来解释。
7 |& Q' s! A1 W6 F ^ b. s1.2.2 只有在active line传递edge所到之处的瞬间(dI/dt arrive)，才会在quiet line产生感应成份(coupled noise, V)。红色表示流往近端的耦合成份，绿色表示流往远程的耦合成份。
因为是两线之间的互感耦合，在quiet line的耦合电流current loop方向，必定与原active line的讯号current loop反向。
8 I5 R) J1 L2 F所以顺着讯号传递方向(forward)的耦合电流，通过terminating resistor产生的电压，会以负的极性出现(凹陷)，但逆着讯号传递方向(backward)的耦合电流，会以正的极性出现(凸起)。
f* A5 B1 }( t, K Z V
电容性与电感性的近端crosstalk current会呈现同向相加的效应，远程crosstalk current会呈现反向相减的效应。
* `& ?; G1 p7 e* d1.2.3 互感除了两线的距离直接相关，还与area of current loop直接相关
G, R* `9 [1 Z i- W
1.3 Common-Impedance Crosstalk
: c3 M+ P# S% c2 S1 I
这名辞对SI\IP领域的人来说比较陌生，但在EMC书籍里可以看到。此issue实际电路系统随处可见，所以笔者一定要介绍一下。
( H( X! ~5 A/ l
当系统地回路设计不够理想，比方return path不连续，会造成common-mode current，使得原本两条讯号各自分开走的return current透过同一段Common-Impedance回流，产生共地回路的干扰。
" E: j$ h# N- m9 `$ f# `
5 n/ Z1 t0 s/ ]% U+ I% y: X6 N! z改善方法是增加一个良好、完整的地平面，两条线尽量都贴着地平面，让各自的return current都在自己的正下方流动
+ ~. o: l% M7 ?' [, O 2. 近端耦合与远程耦合
& N0 C. S( Z5 p3 X: V
耦合电流(coupled noise current)，往近端或远程流动，主要取决于该电流所感受的阻抗，也就是说：如果耦合电流往近端与远程看到的特性阻抗都是50欧姆，那耦合电流将会等分 成两半往左右两端流动。
" m, x4 _& Q& o1 d/ i2 u; m往近端流动的成份，因为与active signal的传播方向相反，所以能量是在近端持续出现(持续active signal传播时间TD的两倍)。往远程流动的成份，因为与active signal的传播方向相同，所以能量是在远程累加出现(跟active signal同时传播到达)。
3 r2 ~- a) O5 b/ l读者可以好好想一下，为何近端crosstalk noise是持续2*TD的时间长。
0 \" p* L% {' r1 [2.1 电容耦合的Near-end crosstalk (NEXT)与Far-end crosstalk (FEXT)
" k$ O; r6 w% n电容耦合噪声不管是近端还是远程，都以正电压(凸起)的形式出现，且远程耦合噪声的凸起高度和耦合长度与单位互容成正比。
& ]- f) T: |: G
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; i$ q( p3 c0 M) w; o+ ^2.2 电感耦合的Near-end crosstalk (NEXT)与Far-end crosstalk (FEXT)
# g( C- L/ P' x4 k) Z" c* N' l: N. X
电感耦合噪声近端以正电压(凸起)的形式出现，但远程以负电压(凹陷)的形式出现，且远程耦合噪声的凹陷深度和耦合长度与单位互感成正比。
, J$ |5 @. a+ P: Z未完待续...
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发表于 2016-6-6 16:52
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