串音干擾(3):近端耦合與遠端耦合

By | 13 10 月, 2017
前兩部分裡筆者提到耦合的機制。

 

本篇將針對各位最常聽到的耦合名詞:近端耦合、遠端耦合,進行解釋。


近端耦合(Near-end Crosstalk, NEXT)

 
Part1筆者說到,近端耦合分成電容性與電感性,將這兩種耦合雜訊相加就會得到實際的近端耦合雜訊。因為兩個是都具備持續的耦合時間與能量,且都為正電壓,因此相加後得到的結果也是如此。

下面兩公式為電容性近端耦合係數與電感性近端耦合係數,Vb代表近端耦合電壓、Vs為輸入電壓、Ib為近端耦合電流、Is為輸入電流、Cm是互容、Cg為自容、Lm為互感、Ls則為訊號迴路產生的自感。

遠端耦合(Far-end Crosstalk, FEXT)
至於遠端耦合,因為電容性耦合為正電壓,電感性耦合為負電壓,又因為通常來講電感性耦合相對電容性耦合來得強,因此遠端耦合呈現負電壓。
下面兩公式為電容性遠端耦合係數與電感性遠端耦合係數,Vf代表遠端耦合電壓、If為遠端耦合電流、vp為訊號在介質中的傳遞速度。
如果各位對係數的計算經過有興趣,可以參閱這裡,筆者已幫大家整理好。
下面為一個簡單的串音干擾模擬,Aggressor line一端輸入步階訊號,且在另一端掛上端接阻抗以防止訊號的反射。Victim line則兩端皆掛上端接阻抗。

從結果來看,近端干擾與理論相符,屬於一長時間低能量的干擾;遠端干擾則為短時間高能量的干擾。比較值得注意的是作用的時間,遠端干擾會作用在大約近端干擾時間的一半處,原因為在Part1裡提到的傳輸線延遲問題。

 

Reference:
1. Signal Integrity and Power Integrity – Simplified, Eric Bogatin.