知识分享-串扰对信号的影响

信号完整性揭秘-于博士SI设计手记

5.10串扰对信号的影响

在SI设计过程中，我们总是努力减小串扰噪声。那么串扰噪声有哪些危害，是如何景响信号的呢?了解这些细节问题能够让我们在设计过程中进行更好的权衡。如果某个信号对这些影响不敏感，那么我们就可以适当放宽这方面的约束，如果某个信号对这些影响非常敏感，那么就需要严格控制。所以尽可能多地了解问题的细节，设计过程中就会更灵活。

串扰对于信号的影响主要表现在两个方面：边沿的抖动；幅度上的噪声。这两方面的影响主要是因为攻击信号和受害信号相位关系不同而产生的，为了处理方便，我们使用相对时间延迟来表示信号间的相位关系。当攻击信号和受害信号同时同向跳变，如图5-44a所示，两个信号相位相同。当攻击信号和受害信号同时反向跳变，如图5-44d所示，两个信号相位相反，即相差180°。当两个信号同向但不同时跳变时，两个信号存在一个相位差，相位差介于0～180°。

当两个信号的相位差为0或很小情况下，由于串扰的影响，受害信号上升沿发生变化。图5-45显示了表面微带线情况下，由于远端串扰而引起的受害信号上升沿变化。作为参考，图中画出了没有串扰情况下正常的波形，当攻击信号和受害信号同相位时，类似图5-44a所示的情况，受害信号的上升沿被向后推迟。当两个信号之间有很小的相位差时，串扰噪声仍然能影响到受害信号的上升沿，并引起上升沿畸变，被干扰的时间段内的波形向后延迟。

当两个信号相位差进一步增加，即相应的时间上错位更大，典型的如图5-44c中所示的情况，攻击信号上升沿对齐到受害信号高电平的中点附近，此时受害信号的边沿可能不受影响，而只是幅度上叠加了一个串扰噪声。图5-46显示了这种情况下受害信号的典型波形。

大多数情况下，互相干扰的信号之间相位关系具有某种随机性，因此串扰产生的两个方面影响会同时表现出来，既有边沿的抖动也有幅度上的噪声。

本章开头已经提到，线性无源系统满足叠加定理，串扰引起的噪声叠加在受害线的信号上，从而使其信号产生畸变。这种叠加特性在幅度噪声上能够很直观地看到，相反对于边沿的影响中，这种叠加效应比较隐蔽，实际上边沿的抖动也是由于串扰噪声叠加在原信号上而引起的。图5-47显示了这种叠加是如何改变信号上升沿的，图中虚线是没有串扰情况下的理想的波形，点画线为同相位的攻击信号在受害线上产生的远端串扰噪声，远端串扰噪声在末端和受害信号叠加，由于方向相反，使得受害信号上升沿区域被整体下拉，从时间轴上看就像是信号边沿被推迟了一样。由于远端串扰噪声持续时间刚好是信号上升时间，因此最终结果就是串扰仅仅影响了受害信号的上升时间，而幅度不受影响。

以上内容来自行业内著名专家——于博士，著作“ 信号完整性揭秘-于博士SI设计手记 ”书中第五章第十小节！