我确实希望以“俄罗斯-进入半决赛”的心情发布，但仅此而已是不够的。 尽管对我而言，角色总是比结果和我看到的角色更高。 谢谢你们 我们将继续努力。 他们从事足球运动，我们从事印刷电路板的设计。 我们开始吧，第六部分。 它检查了线路损耗对信号边沿持续时间的影响，提供了串扰模型，并提供了降低串扰的建议。
在
上一篇文章中，显示了线路不一致会导致反射和信号失真。 所有匹配方法都涉及确保负载和/或源极的阻抗等于信号线的波阻抗。 由此得出的结论是，如果负载阻抗不稳定并且取决于某个参数，则不可能确保精确匹配。 例如，逻辑元件的输入级联总是以等效的输入电容（通常为皮法拉单位）为特征。 瞬态期间输入电容器V上的电压及其阻抗
取决于时间。 在这种情况下产生的反射表示为时间τ≈2.2∙Z
0 C（类似于RC电路）的前持续时间的减慢。 如果源极前沿的持续时间t
R与τ相比较小，则电容器的充电过程将确定线路远端的前沿持续时间。
在真实信号线中，信号前沿不仅随着其电容负载的增加而减慢，而且还归因于欧姆损耗和电介质中的泄漏损耗所引起的损耗。 在图。 图1显示了有损线模型，其中串联电阻
模拟欧姆损耗（包括趋肤效应）和电阻
电介质（此处tg（δ）是损耗角正切，即电介质材料的特性）。 损耗随着频率的增加而增加，导致信号的高频分量被更显着地衰减，这导致信号前沿的变慢。 [1]中的Eric Bogatin给出了一个公式，用于估算信号线输出中的前部持续时间，该信号线的长度为L，损耗为电介质，磁导率为ε，损耗角正切为tan（δ）：
此外，从条件ΔtR = t
R OUT -t
R IN <0.1∙t
R IN，我们可以得出一个估计标准，用于考虑信号线损耗相关的影响。
R.1。
对于长度L对应于标准L [cm] <5 /（tg（δ）∙√ε）∙t R [ns]的信号线，可以忽略损耗对信号边沿持续时间的影响。 对于绝缘子FR4，此条件的形式为L [cm] <125∙t R [ns]。
从该建议可以看出，在大多数应用中，在开发印刷电路板时，可以使用无损信号线模型，其中R
LEAK =∞，R
SER = 0。
损耗的另一个来源是与相邻导体的交叉耦合（eng.coupling），这会导致有源线路中的信号失真（由于近场中的损耗）和无源线路中引起的串扰（eng.crosstalk）。 由于两个物理原理而产生这种效果-电（电容）耦合和磁（电感）耦合。 在图。 图2显示了交叉耦合的确定参数-互感L
M和互电容C
M ，它们主要取决于材料的几何形状和参数。
如图所示。 3等效的串扰电路可用于计算和仿真。 这样的连续链路的数量N应该越大，电线长度TD和BW模型所需的频谱带就越高：
链路的电容C
L和电感L
L可通过以下公式计算：
对等效交叉耦合方案进行建模的主要困难是要计算每条链路的L
M和C
M值。 在某些情况下，存在估计的分析关系[2]，在一般情况下，使用基于数值方法的专用软件工具来解决此问题。
R.2。
互感和互电容随着导体之间的距离增加以及导体与参考层之间的距离减小而减小。 另外，参考层中切口的存在导致互感的显着增加。
电磁耦合会导致能量损失以及有源线路中信号的失真和无源线路中信号的出现。 电容性I
C和电感性I
M耦合电流（图4）单向流向电源（近端），而反向流向负载（远端）：
等效电路在电气上很短（执行TD <1/5∙t
R的无源线的时间延迟，请参见图5，其中电能来源由以下公式确定：
该电路经过简化，仅适用于估计串扰的幅度。 但是，对于此方案，派生出显示主要依赖关系的分析关系，对于更复杂的情况也是如此：
R.3。
减少串扰的方法：
- 增加活动线（engager，活动线）中信号前沿的持续时间。
- 减少平行线段。
- 导体之间的距离增加。 对于打印轨道的边缘s〜6∙h或s〜3∙w的最小距离，存在一些建议，其中h是到支撑层的距离，w是轨道的宽度。
- 减少导体与参考层之间的距离。
- 主动和被动（英语受害者，安静线路）线路末端的电阻选择。
- 使用屏蔽导体（英制防护走线），将屏蔽导体的两端（如果可能）沿长度（在每个长度t R ∙v处三个通孔的数量级）短接至支撑层。
- 使用嵌入式微带线（英文嵌入式微带线）或带状线，由于电介质的对称性，V FE≈0 。
在图。 图6显示了在两种情况下测量实验板上两条50欧姆微带线之间的串扰的波形：w〜2.5 mm，s〜0.6 mm，h = 1.39 mm和w〜0.6 mm，s〜 1.9毫米，h = 0.3毫米。 迹线的平行部分的长度约为30厘米，值得注意的是，有效线上信号边沿的持续时间大大超过了高速数字印刷电路板的典型值。 图中的干扰量。 图5中的波形不应被认为是特征，这些波形主要是对信号前沿持续时间，导体之间的距离和参考层附近的干扰量的影响的直观表示。
为了简单起见，以上理论考虑了两个导体的示例。 但是，重要的是要了解数字印刷电路板的典型情况是几条信号线同步更改其状态。 由于将来自多个活动线路的串扰加起来，因此在这种情况下，干扰的数量可能变得很关键，从而导致系统无法正常工作。 在这种情况下，将使用专用软件进行数值模拟，但减少串扰量的基本原理与上述建议相同。
文学作品
[1] Bogatin E.“信号和电源完整性-简化”，第二版，皮尔逊，2010年
[2]互感和电容算法，修订版。 01.8.2
[3] Adamczyk B.“ PCB迹线之间的EMC串扰”，西密歇根州EMC分会，2013年
该文章首先发表在《组件和技术2018》第4期上。 有关Habr的出版物已获得该杂志编辑的同意。