作者：劉春，文章來源：高速先生微信公眾號

在前幾期的文章“為什么DDR走線要走同組同層？”中，我們了解了信號在傳輸線上的傳輸速度以及微帶線與帶狀線傳輸?shù)臅r(shí)延差異。同時(shí)也有很多熱情的網(wǎng)友對影響傳輸線時(shí)延情況給出了各自的見解，比如串?dāng)_，繞線，過孔，跨分割等等。本期我們就以不同模態(tài)下的串?dāng)_對信號時(shí)延的影響繼續(xù)通過理論分析和仿真驗(yàn)證的方式跟大家一起進(jìn)行探討。

在開始仿真之前我們先簡單的了解一下什么是串?dāng)_以及串?dāng)_是怎么形成的。如下圖所示，當(dāng)有信號傳輸?shù)淖呔€和相鄰走線之間間距較近時(shí)，有信號傳輸?shù)淖呔€會在相鄰走線上引起噪聲，這種現(xiàn)象稱為串?dāng)_。

串?dāng)_形成的根本原因在于相鄰走線之間存在耦合，如下圖所示：

當(dāng)信號在一走線上傳輸時(shí)，一部分能量會通過電場容性耦合和磁場感性耦合到相鄰走線上，從而引起串?dāng)_噪聲，并以耦合后產(chǎn)生串?dāng)_噪聲方向的不同區(qū)分為近端串?dāng)_（VNEXT）和遠(yuǎn)端串?dāng)_（VFEXT）。如下圖所示，以微帶線為例，當(dāng)傳輸信號為正跳變向前傳輸時(shí)，近端串?dāng)_會產(chǎn)生一個(gè)正跳變脈沖的串?dāng)_噪聲，遠(yuǎn)端串?dāng)_則會產(chǎn)生一個(gè)負(fù)跳變脈沖的串?dāng)_噪聲。而對于內(nèi)層走線的串?dāng)_與微帶線有所不同，內(nèi)層走線的遠(yuǎn)端串?dāng)_幾乎為0，這里關(guān)于串?dāng)_的詳細(xì)機(jī)理就不再多做介紹了，感興趣的朋友可以查找相關(guān)的資料進(jìn)行更深入的了解。

下面我們利用Sigrity中Sigrity Topology Explorer進(jìn)行仿真驗(yàn)證。為了更好的體現(xiàn)不同模態(tài)下走線串?dāng)_對信號傳輸時(shí)延的影響，如下圖所示，這里模擬了三條線長1000mil的相鄰微帶線A,B,C進(jìn)行仿真。

其中，A和C作為干擾源信號，B作為被干擾信號，仿真驗(yàn)證對比下面三種工作狀態(tài)下被干擾信號B的時(shí)延情況：

（1）no_crosstalk: A和C中沒有信號；

（2）even_crosstalk: A和C與B同相；

（3）odd_crosstalk: A和C與B反相；

搭建仿真鏈路如下圖所示：

疊層設(shè)置如下圖所示，其中線寬：5mil；線距：5mil。

仿真結(jié)果：

even_crosstalk偶模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延慢了約10.9ps；

odd_crosstalk奇模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延快了約9.6ps。

那是什么造成這種傳輸?shù)臅r(shí)延差異呢？相信大家心里已經(jīng)有了答案，正是串?dāng)_造成的。這里我們根據(jù)前面對串?dāng)_的了解來進(jìn)行分析造成該差異的原因。以沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)時(shí)延為參考，當(dāng)信號處于even_crosstalk偶模工作狀態(tài)時(shí)，干擾信號與被干擾信號同相跳變，使得干擾信號產(chǎn)生在被干擾信號上的遠(yuǎn)端串?dāng)_噪聲與被干擾信號跳變方向相反，并疊加在被干擾信號上，致使被干擾信號的邊沿跳變延遲到達(dá)，而當(dāng)信號處于odd_crosstalk奇模工作狀態(tài)時(shí)則與此相反，干擾信號產(chǎn)生在被干擾信號上的遠(yuǎn)端串?dāng)_噪聲與被干擾信號跳變方向相同，并疊加在被干擾信號上，致使被干擾信號的邊沿跳變提前到達(dá)。

從上面的仿真驗(yàn)證，我們知道串?dāng)_會影響信號的時(shí)延，那么我們該如何避免或減小這種影響呢？這里小編趁此機(jī)會又繼續(xù)做了如下幾種情況下的仿真驗(yàn)證：

（1）其他條件不變，走線間距改成10mil，仿真結(jié)果如下圖所示：

even_crosstalk偶模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延慢了約7.7ps；

odd_crosstalk奇模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延快了約7.6ps。

（2）其他條件不變，走線間距改成15mil，仿真結(jié)果如下圖所示

even_crosstalk偶模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延慢了約5.5ps；

odd_crosstalk奇模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延快了約5.4ps。

（3）其他條件不變，走線長度改成500mil，仿真結(jié)果如下圖所示：

even_crosstalk偶模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延慢了約8.2ps；

odd_crosstalk奇模工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延比沒有串?dāng)_no_crosstalk的工作狀態(tài)下信號的傳輸時(shí)延快了約7.1ps。

從上述仿真結(jié)果可知，對于相鄰的微帶線，拉開走線間距，可以減弱走線間電場和磁場的耦合，從而降低在被干擾信號上產(chǎn)生的遠(yuǎn)端串?dāng)_噪聲，減小走線之間因串?dāng)_造成的時(shí)延差異；而減小走線的耦合長度，則可減小遠(yuǎn)端串?dāng)_噪聲的積累，以減小走線之間因串?dāng)_造成的時(shí)延差異。

另外對于帶狀線而言，遠(yuǎn)端串?dāng)_近似為0，意味著遠(yuǎn)端串?dāng)_幾乎不會對走線在內(nèi)層信號時(shí)延有影響，需要關(guān)注的只是傳輸方向相反的信號之間的近端串?dāng)_對信號造成的時(shí)延影響，因此走線在內(nèi)層可以減小走線之間因遠(yuǎn)端串?dāng)_造成的時(shí)延差異。

審核編輯 黃宇