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差分串扰和差分对之间的间距
差分串扰和差分对之间的间距
串扰是单端和差分走线中信号完整性的一个基本方面。每个布线配置的信号线之间的间距是使用典型的经验法则定义的，可以很容易地在您的 PCB 设计软件中定义为设计规则。定义差分对中每条迹线之间间距的一个经验法则是“5S”规则，有时在应用笔记和其他 PCB 设计指南中称为“5W”规则。
5S 规则规定，差分对中两条线之间的间距应比差分对中每条走线的宽度大 5 倍。当多个差分对需要密集布线时，差分对之间的串扰就成为一个重要的考虑因素，我们需要一种方法来分析多个差分对之间的间距。事实证明，这是线对到最近地平面的高度的函数。让我们更深入地研究一下，看看我们如何确定差分对之间的正确间距以防止差分串扰。
什么是差分串扰？
顾名思义，差分串扰是单端串扰的差模模拟，指的是差分对之间的串扰形式，或差分对在单端走线上产生的串扰。在单端对之间发现的两种串扰（NEXT 和 FEXT）也发生在差分对之间。强差分串扰可以通过电容和电感感应，具体取决于结构的频率和几何形状。
在远离该对的某个横向距离处看到的总场是来自两对的场的总和。因为一对的两端之间有一些间距，所以在远离差分对的某个横向距离处看到的总场不等于零。此外，当两对具有较大的间距时，远离两条迹线的电磁场强度较大。
这促使制定一些用于定义两个差分对之间间距的规则。从上面的讨论中，仅仅知道场强随着远离线对而降低，人们自然会为差分对制定以下布局要求：
两个差分对之间的间距应与差分对中每个走线之间的间距成正比。
两个差分对之间的间距应以某种方式与每对与其参考平面（如果存在）之间的距离成正比。
让我们看看以下两个差分对的几何结构，并确定它们之间的差模串扰。您可能认为差分对的全部意义在于噪声抑制；虽然这对于共模噪声是正确的，但受害对中两条迹线之间的场强差异将在每对中产生不同级别的噪声，在接收器中表现为差模噪声。
用于检查两个微带差分对之间的差分串扰的模型。
计算一阶模型中的差分串扰强度
在上面的讨论中，还有一个方面没有考虑：走线在其参考平面上方的高度以及成对走线的精确排列。可以对带状线差分对进行类似的考虑。在这里，我们想量化作为几何函数的差分串扰的强度。此处显示的方法与 Douglas Brooks 显示的方法非常相似。这通常通过从电路模型定义串扰系数来完成。这些模型的问题在于，它们无法将受害者迹线处的场强作为攻击者和受害者之间的距离的函数来考虑。
在上述模型中，我们可以将串扰系数C定义为走线间距S和参考平面H上方高度的函数。将串扰系数定义为比率 ( S/H )的函数是很方便的。在这种情况下，相隔距离 S 的两条相反极性的走线之间的单端串扰系数为：
单端串扰系数
这里，k是一个比例常数，它与入侵线路上的信号上升时间、牺牲线路的传递函数和基板的介电常数有关。在足够高的频率和接近电阻性负载的情况下，k将是一个与信号上升时间成正比的常数。正如我们很快将看到的，C的值可用于定义在给定比率 ( S/H ) 下受害迹线上产生的共模与差分串扰噪声的比率。差分接收器会消除共模噪声，因此我们希望将差模噪声降至最低。
差分串扰是通过计算串扰系数的和和差来定义的。对于上面显示的布置，一对差分对和受害对中的一条迹线之间的串扰只是它们系数的总和。请注意，对于任何间距值，只需进行比例变换S → S (1+ x )。差分串扰只是受害迹线的串扰系数差异：
差分串扰系数
如果我们将其绘制为( S/H ) 的各种值的x函数，我们会发现当走线更靠近接地平面时，可以减小两对之间的间距。下图显示了k = 1 的情况；增加 k 只会将这些曲线向上移动 y 轴。这样做是为了满足对差分串扰的给定要求。例如，假设您需要 0.002 的差分串扰系数；如果走线距离最近的地平面较远，则需要更大的间距以确保满足此设计目标。
作为线对间距函数的差分串扰系数。
另外，看看当 ( S/H ) = 0.5时会发生什么；最大串扰系数并不总是在x = 0时出现。根据您的设计目标，您可以将走线靠得更近，并看到与走线相距较远时相同水平的差分串扰。
您可能想知道：走线宽度怎么样？走线宽度很重要，因为它决定了单端和差分阻抗、电容和电感。