原创|SI问题之串扰

图4信号上升沿产生的远端/近端串扰信号示意图
干扰源传输线驱动信号从低到高的变化过程中，在邻近传输线上产生的近端干扰与远端干扰上面图4所示。
近端串扰持续的时间远大于远端串扰的持续时间，另外从串扰电流公式可以看出，近端串扰的大小为互感与互容产生的噪声之和，而远端串扰则是这两个之差，因此近端串扰的幅度大于远端串扰的幅度。
在设计中，应用特定的叠层结构与走线方法，远端串扰是有可能完全消除的，而对近端串扰则是不可能完全消除的，对在点与点传输的线路中，进行源端的串联电阻匹配是消除近端串扰影响的最有效的方法。
串扰的幅度与传输线间的平行长度成正比，即平行长度越长、串扰越大，但这有一个极限，即平行长度到一定程度后，串扰的幅度也到了极限，并不会随之增加了。
以上对于串扰的分析介绍都基于了一种假设，即 传输线是理想匹配的，否则就会产生“信号多重反射”，在多重发射的情况下串扰分析就非常复杂了。
另外，需要关注传输线是有损耗的，串扰信号的能量同样也会在传输的过程中损耗掉一部分，因此当传输线比较长时，远端串扰信号有时可以忽略、就是因为损耗的缘故。
4.        减小信号间串扰的方法
我们知道，信号间的串扰来源于电磁场的互相干扰作用，电场的场强是离信号源中心越远则越弱，所以控制信号间串扰最直接有效的方法就是：
方法一：增加传输线或互连链路之间的间隔距离，减小串扰
在信号串扰的控制上通常有“3W规则”、“ 5H规则”的说法，所谓“3W规则”是指传输线的间距需要大于3倍的传输线线宽W，所谓“5H规则”是指传输线的间距需要大于5倍的传输线与参考平面的距离H。在实际的PCB设计中，要均衡考虑布线空间与串扰控制，遵循的规则可以理解为上面“3W”、“ 5H”两种规则的结合体：
“3H规则”，即传输线之间的间距不小于3倍的传输线与参考平面的距离H。
另外，信号在互连链路中的传输，是存在“回流路径”的，电路信号传输必须要形成闭环，它会寻找“环路电感”最小的路径回流到源端；对于有着完整参考地平面的PCB板，信号传输线会沿着传输线垂直正下方的地平面对应的投影路径返回源端，这时有着完美参考平面与回流路径的传输线的抗干扰能力是比较强的，因此：
方法二：让传输线有完整的参考回流地平面，并且层叠设计上尽可能靠近地平面
结合信号的反射理论，串扰信号在到达源端或接收端时，如果互连链路匹配不好，就会再产生反射信号，从而造成在互连链路上的多重发射，这些串扰信号多重反射的结果同样会叠加到受扰信号上，造成串扰噪声的增加，因此：（关于匹配设计方法会在后续文档介绍）
方法三：传输线及互连链路的良好匹配设计也能减小串扰