【经验】串扰问题产生的原因及解决办法、串扰仿真与测试
随着技术的飞速发展， 电子产品的尺寸越来越小，而数据的传输速度却越来越高。普通消费类电子产品的PCB电路板都至少都是四层，六层甚至以上。当两个不同的高速信号传播路径太靠近，他们彼此的电磁场就会互相影响，发生串扰。当然，串扰产生的实际原因要复杂得多，为了能更好的解决串扰问题，让我们先来了解一下串扰的产生机理吧。
串扰是怎么产生的？
当信号沿传输线传播时，信号路径和返回路径之间将产生电力线；围绕在信号路径周围就会产生延伸到周围空间的磁场。这些延伸出去的场称为边缘场，边缘场将会通过互容与互感转化为另一条线上的能量。而串扰的本质，其实就是传输线之间的互容与互感。
串扰可以分成两部分，一部分与信号方向相同，传至接收端方向，我们把它叫做远端串扰或者前向串扰。另一部分与信号方向相反，传至发送端方向，我们把它叫做近端串扰或者后向串扰。
近端串扰和远端串扰是由传输线的物理结构而决定的，显然在信号的传递过程中近端会首先受到干扰，并且持续的时间比较长，达到传输线的2倍；远端串扰需要经过一段传输线的延时之后才会受到干扰。
近端串扰和远端串扰波形
串扰与哪些因素有关？
知道了串扰是怎么产生的， 我们就可以明白哪些设计会影响串扰。影响串扰的设计因素主要有以下几个方面：
1. 线间距
信号路径之间的距离越近，串扰越明显，随着线间距的增大，无论是近端还是远端串扰都将减小，当线间距大于等于线宽的3倍时串扰已经很小。三倍线宽是工程师们信心的来源，在三倍线宽条件下，串扰基本可以忽略。
2. 信号变化程度
信号瞬间变化会带来明显磁场效应。信号的上升沿/下降沿越陡峭，串扰越明显。
3. 介质层厚度
这里的介质厚度是指信号到参考层距离。介质层厚度的变化会导致串扰的变化。一般情况下，介质层厚度越小，串扰越小。
如何解决串扰？
Tips 1
1. 在情况允许范围内尽量增大线间距，这样会使串扰明显的减小；但是要考虑到布线空间是否能满足设计的要求。
2. 仔细选择元器件和设计电路，在满足信号完整性和功能的要求下，降低上升沿/下降沿速度，减小串扰。
3. 在设计PCB时，使信号网络尽量靠近参考网络，这样可以减少相邻信号网络的串扰。
Tips 2
是德科技的PathWave ADS仿真软件，可以轻松仿真PCB串扰， 结合是德科技的网络分析仪和PLTS软件进行串扰的测试，可以完成从概念设计，仿真，原型机设计， 验证到生产制造和部署的全流程管理，从而加速产品开发流程。
如何进行串扰的仿真
在分析串扰时，仿真是一种常用的手段。串扰的仿真又分为定性的仿真分析和定量的仿真分析。
定性仿真分析主要是针对某一个特定的拓扑结构，分析某一因素或者某几个因素对串扰大小的影响，分析的是变化的趋势。定量仿真分析，就是针对特定的物理结构、模型以及激励源等分析串扰的大小以及对受害端的影响。串扰仿真简化的拓扑结构如下图所示：
前面介绍了串扰与传输线耦合间距、激励源的上升时间、信号到参考层的距离有关系。下面以串扰与传输线的耦合间距的关系为例进行仿真，搭建仿真拓扑结构如下图所示：
运行仿真后获得远端串扰和近端串扰的波形曲线，如下图所示：
左图为近端串扰，右图为远端串扰。使用微带线时，随着传输线的耦合间距增加，不管是近端串扰还是远端串扰，幅值都在变小。
针对其它影响的因素，大家可以按照此方式进行仿真对比。
这是原理图的串扰仿真，原理图的仿真有利于研究某些特定的现象，通过原理图的仿真也可以给设计工程师提供设计的规则，避免一些设计错误。原理图仿真并不能完全解决PCB设计中可能遇到的问题，因为信号的干扰不仅仅来自于同一平面，还来自与不同层的相互干扰，特别是当相邻层都有布线以及过孔密集区域，串扰的问题也可能会非常的严重。
分析PCB的串扰特性，可以使用电磁场分析软件，比如SIPro、Momentum或者EMPro获取S参数，因为S参数矩阵中包含了传输线每一个端口的串扰信息，通过S参数就可以分析到PCB的串扰大小。
以一对差分传输线为例，如下图所示，显然P1-P4为远端串扰，P1-P3为近端串扰。
这个PCB结构为带状线的，仿真后可以获得一个4端口的S参数，串扰曲线如下图所示：
从上图可以看出，远端串扰S(4,1)比较低，近端串扰S(3,1)稍微比较高一些。
- |
- +1 赞 0
- 收藏
- 评论 2
本文由微电子Chensir转载自Keysight，原文标题为:串扰问题太恼人？请收下这份串扰仿真与测试白皮书，本站所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即进行删除处理。
相关研发服务和供应服务
相关推荐
是德科技解析ADS软件和射频电路仿真
Keysight PathWave先进设计系统（ADS）通过将互连电路设计软件的模块――包括射频集成电路（RFIC）、单片微波集成电路（MMIC）、层压板、晶圆级封装、天线和印刷电路板（PCB）――智能集成到密集的3D结构中，可以大幅减少代价高昂的硬件故障。根据具体应用，您应该选择合适的软件。
设计经验 发布时间 : 2023-10-28
如何用ads软件仿真doheerty功放？
针对高峰均比调制信号，Doherty功放架构可以实现更高的效率。设计Doherty功放，需要根据功放管负载牵引模型找到其主路，辅路的最佳阻抗点。由于负载牵引数据量较大，处理较为繁琐，本文使用ADS Datalink模板帮助工程师快速寻找最佳阻抗点。PathWave先进设计系统针对高峰均比调制信号，Doherty功放架构可以实现更高的效率。
设计经验 发布时间 : 2023-10-22
是德科技解析ADS软件的功能和用途
为了设计高性能的电路并评估其性能，工程师需要使用先进的设计和仿真工具，ADS就是比较主流的一个软件。那么ADS是什么软件？ADS软件是干什么的？下面介绍一下ADS软件的功能和用途。
技术探讨 发布时间 : 2023-10-24
是德科技的PathWave ADS仿真软件，可以轻松仿真PCB串扰，加速产品开发流程
是德科技的PathWave ADS仿真软件，可以轻松仿真PCB串扰，结合是德科技的网络分析仪和PLTS软件进行串扰的测试，可以完成从概念设计、仿真、原型机设计、验证到生产制造和部署的全流程管理，从而加速产品开发流程。
应用方案 发布时间 : 2024-06-13
如何在ADS中进行通道仿真
为了解决这些问题我们就必须采用一些均衡（EQ）措施，或者采用编码等方法。此外，由于处理的数据量增加，瞬态仿真非常的耗时间，这样看来瞬态仿真就显得力不从心了。为了解决上述问题，Keysight推出了通道仿真解决方案，学习如何在ADS中进行通道仿真，以及通道方针所涉及的一些问题。
技术探讨 发布时间 : 2024-06-09
如何实现高速DAC的信号完整性？
是德科技的PathWave ADS仿真软件，可以轻松仿真PCB串扰，结合是德科技的网络分析仪和PLTS软件进行串扰的测试，可以完成从概念设计、仿真、原型机设计、验证到生产制造和部署的全流程管理，从而加速产品开发流程。
技术探讨 发布时间 : 2024-03-20
Keysight光学设计和测试软件助力仿真和验证云数据中心的光纤互连
Keysight的光学设计和测试软件解决方案使工程师能够仿真和验证其产品，以确保最高的性能。在系统层面，Keysight与VPIPhotonics合作推出了业界首个电-光-电（E-O-E）协同仿真工作流程。使用PathWave ADS E-O-E解决方案，系统架构师可将PathWave ADS与VPI Design Suite一起运行，以在电气和光学领域同时动态地仿真和优化设计参数。
行业资讯 发布时间 : 2020-06-09
是德科技面向射频和微波设计人员推出全新设计与仿真软件，加快产品上市速度
2022年7月6日，是德科技（Keysight Technologies,Inc.）推出新版 PathWave 先进设计系统（ADS）2023，这款综合了设计与仿真的软件可以迅速应对射频（RF）和微波行业中日益复杂、频率不断提高的设计挑战。
原厂动态 发布时间 : 2022-07-08
是德科技推出新版软件PathWave ADS 2023，仿真模拟提速高达80%，用于高速数字设计
Keysight宣布推出新版PathWave先进设计系统(ADS)2023，用于高速数字（HSD）设计，支持新的内存设计验证功能。
原厂动态 发布时间 : 2022-10-13
是德科技于2022年光纤通信大会上展示光通信和高速数字测试解决方案，助力业界评估解决可能出现的问题
是德科技数据中心和网络业务部门，为软硬件的研发和生产提供端到端的测试方案，从交换机芯片流片前的仿真、光通道建模、直流参数、高速性能评估、互联测试、一致性测试、生产测试到流量测试，甚至可以测试用户开发的自动测试软件质量，助力业界评估、发现和解决各种可能出现的问题。
原厂动态 发布时间 : 2022-03-12
Keysight（是德科技）测试仪器分销产品选型指南（英文）
目录- BenchVue Control and Analysis Software RF Bench and Handheld Instruments Handheld Spectrum Analyzers FieldFox Handheld Analyzers Spectrum Analyzers, Signal Analyzer Audio Analyzer and Signal Generator Power Sensors and Power Meters RF and Microwave Test Accessories Vector Network Analyzers and ECal Modules Essential Bench Oscilloscopes, Applications, and Probes Digital Multimeters Function/Arbitrary Waveform Generators Data Acquisition/Switch Units USB Products and Connectivity Frequency Counters/Timers Power Supplies Bench Power Supplies System Power Supplies Precision Power Supplies System Power Supplies(continued) DC Power Analyzer, SMUs, and DC Electronic Loads AC Power Sources LCR Meters Handheld Instruments
型号- U8480,B2911A,U1272A,N8926A,34460A,N7040A,U8000,N9340B,53140,N5742A,N5766A,34905A,N9918A,N6735B,N8480,N5743A,N5767A,N1914A,3024T,3012T,U1273A,34904A,N6746B,N6734B,U3800,U1282A,N8948A,34470A,N7042A,N1913A,N5744A,N5768A,34903A,N8924A,N9916A,N9928A,34939A,N6701C,N8949A,U1271A,N8925A,N8937A,N7041A,N1912A,N9000B,N5745A,N5769A,N2819A,3022T,3034T,N6700C,34902A,N9917A,34938A,N6736B,U1600,8491A,DSOX1102G,DSOX1102A,N9320B,P-SERIES,33509B,N7020A,N1911A,N9344C,N5746A,N3302A,N2818A,34901A,34937A,U1701B,82357B,U1273AX,U2802A,N5181B,N2142A,U1281A,B2902A,4024A,N5747A,N3303A,8490G,N2805A,3032T,N6702C,U1700,N6705C,N8928A,N9342C,33519B,B2901A,N3304A,N5748A,34947A,N2804A,N8929A,N5171B,N9343C,N2140A,X-SERIES,B2912A,N3305A,U8903B,N5749A,4022A,34934A,4034A,34946A,8480D,3054T,U2702A,N3306A,U1733C,U1210,U2300,N5700,34945A,3458A,TU1453A,U2701A,B2962A,1146B,N3307A,1147B,N7026A,33600A,33612A,B2961A,N9322C,N9310A,U1731C,2002A,53200,2014A,3104T,U1610A,U2723A,33611A,2004A,U1732C,J7205A,34942A,U3606B,53210A,J7205B,U2722A,N1810UL,33622A,3102T,34941A,N8760A,2012A,2024A,U2500,U1620A,33512B,33500B,33621A,N1810TL,3004A,N6700,N6705,N8761A,N2821A,33511B,N3300,4104A,2022A,N2820A,U2600,33510B,33522B,3014T,N2843A,E36100B,33521B,N9962A,87106D,AC6804B,E4982A,DAQM905A,34950A-34959A,N6750,N9950A,N8740A,E36103B,U2020,EDUX1002A,N9951A,33520B,N7007A,83050A,N2962A,53131A,P9243A,E4981A,U2741A,34972A,E36102B,J7211B,J7211A,J7211C,E36320A,N8741A,AC6802B,DAQM903A,U1270,N9960A,E36311A,N8762A,E36105B,N6781A,U2000,E3641A,EDUX1002G,N2863B,AC6803B,DAQM904A,N8900,U1280,84904L,U2751A,34970A,N9961A,B2900,E36104B,E3640A,AC6800B,N2862B,6002A,E3600,E-SERIES,E36313A,DAQM900A,U1250,U5850,N8756A,N8732A,N8950A,AC6801B,10070D,DAQM902A,U2761A,34980A,E36300A,E36312A,N6782A,DAQM901A,E36106B,53220A,N8757A,87222D,N8733A,N8951A,87222E,N9952A,87104D,P9242A,E4980A,6004A,53132A,N6785A,N6773A,U1452A,B2980A,N6761A,N8754A,N8742A,P9241A,N2871A,53230A,N8700,N4985A-S50,U1240,N6784A,E4981A-001,E4981A-002,N8755A,U1453A,N8731A,N2870A,8495D,N2797A,87405B,N2894A,N5770A,8495B,87405C,34420A,E3647A,10833F,34921A-25A,10833G,10833A,10833B,4154A,10833C,10833D,N6775A,U1450A,N8736A,N6763A,U1232A,N8954A,N6751A,N8930A,N7550,N9923A,N2796A,N9935A,N2893A,N5771A,E36100,E3646A,6811C,N4985A-S30,4032A,N8737A,N6786A,N6774A,N8943A,N6762A,E5063A,10834A,N8955A,U1451A,8494G,N8931A,E3634A,U1233A,3052T,N2783B,P9371A,N2795A,N5772A,6813C,E3649A,6800C,6812C,N6753A,N8758A,U1460A,N6741B,U1242C,N8734A,U1242B,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,P9370A,N2891A,N2782B,EPM SERIES,53181A,N5761A,34931A-33A,34465A,E3648A,4054A,N8759A,N6764A,U1231A,U1461A,N6752A,E9320,83020A,N8735A,N8941A,N6776A,N2793A,DAQ970A,N2890A,L2060,N2781B,U1240C,N9914A,82350C,N5750A,N5762A,U2063,E5810B,N8934A,N6743B,N9926A,P1912A,N8946A,N6731B,N9938A,U1252B,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,N2792A,N2780B,U1241C,N5763A,E4980AL,N5751A,E36300,E9300,N8923A,N9915A,N8935A,N6742B,N9927A,E3630A,U1241B,4052A,U1253B,E3642A,N6766A,34908A,N6754A,N2791A,N9912A,N8738A,N9936A,U1190,U2040,N5752A,N5764A,34450A,DAQM907A,N8932A,N8944A,34907A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,L2050,N2790A,U1251B,N8739A,N9913A,N9925A,N5741A,DAQM908A,N5765A,34461A,U2053,N8945A,N6732B,N9937A,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,E3644A,N6744B
Keysight（是德科技）电源产品选型指南（中文）
目录- BenchVue软件 电源产品 系统直流电源和台式直流电源 直流电源输出电压和电流一览表 直流电源 直流电子负载 交流电源 专用电源产品 已停产的直流电源及其替代产品
型号- B2911B,B2911A,N8926A,U8000,N5742A,N5766A,6632B,6644A,BV0003B,N6977A,N6735B,N6953A,6800C 系列,N5743A,N5767A,N1275A,6621A,6633B,6645A,N6780 系列,EL30000系列,N6976A,N6746B,B1506A,N6952A,N6734B,U8031A,N8948A,N5744A,N5768A,N1274A,E4361A,N3300A,6622A,6634B,66332A,N8924A,66102A,6600 系列,B1505A,N6701C,66000,N8949A,N8925A,N8937A,6624A,N5745A,N5769A,E4360A,6611C,N3301A,N1273A,6623A,B2901BL,N6700C,66101A,U8000 系列,N6736B,N6954A,E36100A 系列,N6700A,E5263A,6625A,6612C,N5746A,N3302A,N1272A,66104A,N1260A,U8032A,66321D,66321B,B2902B,B2902A,6626A,N5747A,N3303A,6613C,PA2203A,66103A,BV0012B,N1271A,N6702C,6060 系列,6060B,N6705C,B2901B,N8928A,6800B 系列,N7900 系列,B2901A,6627A,EL30000,N3304A,6614C,N5748A,6600,E4360,66106A,N6783A-BAT,N8929A,B2900A,B2912B,E5262A,6628A,B2912A,N3305A,N5749A,66311B,PV8922A,66105A,U8001A,E4368A,N3306A,E4356A,N5700,6672A,B1511B,6684A,PV8921A,RP7935A,CX3322A,BV9210B,RP7945A,RP7933A,B2962A,N8900 系列,N3307A,E4367A,RP7900 系列,N6900,B1510A,6673A,PV8932A,B2960,RP7946A,6620 系列,B2961B,B2961A,RP7932A,6674A,AC6906L,AC6918L,PV8931A,U2723A,U8002A,RP7943A,RP7931A,6675A,B1520A,6651A,PA2201A,U2722A,BV9201B,AC6900,N8760A,6652A,B2900A 系列,E36232A,AC6906H,66300,AC6918H,N6700,N8761A,6653A,E4362A,B1514A,6641A,E36231A,BV9211B,B2960系列,EDU36311A,N3300,B1513C,6654A,6642A,E36234A,N7900,CX3324A,667X,U2720,CX3300A,BV9200B,669X,E36200 系列,66000 系列,B1500A,6643A,B1512A,E36233A,6655A,6631B,AC6903L,668X,RP7936A,E36100B,AC6903H,E36100A,RP7962A,AC6804A,PV8900 系列,AC6804B,N8740A,E36103A,E36103B,N6791A,AC6912L,AC6912H,RP7973A,RP7961A,6035A,66309B,E36102B,E36102A,66309D,N8741A,AC6802B,RP7972A,AC6802A,E3600 系列,E36311A,N8762A,B2960 系列,E36105B,N6781A,E36105A,6690A,E3641A,RP7983A,N3300 系列,AC6803A,AC6803B,N8900,E36104B,E36104A,N6792A,E3640A,6691A,AC6800A,N6790,AC6800B,N6783A-MFG,RP7942A,E3600,6038A,N6900 系列,E36313A,6692A,N6783A,N8756A,6680A,N8732A,PV8900,N8950A,RP7941A,AC6801A,AC6801B,N6780,RP7953A,E36312A,N6782A,E36106B,E36106A,AC6900 系列,N8757A,6681A,N8733A,N8951A,RP7952A,N7971A,6682A,N6785A,N6773A,N6761A,N8754A,N8742A,RP7963A,RP7951A,N7970A,N8700,6683A,6671A,N6784A,N8755A,N8731A,N5770A,6629A,N7973A,E3647A,N6775A,N6763A,N8736A,N6751A,N8954A,N8930A,E36300 系列,E36340,6063B,E5260A,N5771A,N1259A,6812B,N7972A,E36100,E3646A,6811C,6811B,E36100 系列,N6786A,N8737A,N6774A,N6762A,N8943A,AC6800A 系列,N8955A,N8931A,E3634A,N5772A,N1258A,6813C,6813B,N7951A,6800C,E3649A,E36100B系列,6812C,6800B,AC6800B 系列,N6753A,N8758A,N6741B,N8734A,N6971A,N8952A,N6777A,N8940A,N6765A,EL30000 系列,E5270B,N5761A,N7950A,N7974A,N8700 系列,E3648A,N8759A,N6764A,N6752A,N6970A,N8735A,N8941A,N6776A,RP7982A,6030A,N5750A,N7953A,N7977A,N5762A,N1268A,N8934A,N6743B,N6731B,N8946A,N6973A,E36100B 系列,E3643A,E3631A,N6755A,14585A,CX3300A 系列,6031A,N7976A,N5763A,N5751A,E36300,N7952A,N1267A,N6972A,N8923A,N6790 系列,N8935A,N6742B,E3630A,E3642A,N6766A,N6754A,N5700 系列,N8738A,6032A,6030 系列,N5752A,N5764A,RP7900,B2910BL,N1266A,N6951A,N8932A,N8944A,N8920A,E3645A,N6745B,E3633A,N6733B,N8739A,6033A,N7954A,N5741A,N5765A,66319B,N1265A,N6950A,N8945A,N6732B,N8957A,N8921A,E3632A,E3620A,N6756A,N6974A,E3644A,N6744B,66319D
现货市场
服务
提供全面表征产品器件耗电特征及功耗波形、快速瞬态效应、电源优化、表征和仿真测试服务，使用直流电源分析仪测量精度达50µV，8nA，波形发生器带宽100kHz，输出功率300W，示波器200kHz，512 kpts
实验室地址： 深圳/苏州 提交需求>
配备KEYSIGHT网络分析仪，可测量无线充电系统发射机/接收机线圈的阻抗，电感L、电阻R、电感C以及品质因数Q，仿真不同充电负载阻抗下的无线充电传输效率。支持到场/视频直播测试，资深专家全程指导。
实验室地址： 深圳 提交需求>
授权代理品牌：集成电路
授权代理品牌：分立元件
授权代理品牌：接插件及结构件
授权代理品牌：部件、组件及配件
授权代理品牌：电源及模块
授权代理品牌：电子材料
授权代理品牌：仪器仪表及测试配组件
授权代理品牌：电工工具及材料
授权代理品牌：机械电子元件
授权代理品牌：加工与定制
我要提问
登录 | 立即注册
提交评论