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选择最简单易用的HyperLynx进行串扰仿真资料下载
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2021-04-05
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为了更好的理解和解释串扰的各种概念，今天尝试对串扰进行仿真，选择最简单易用的HyperLynx进行一系列的串扰仿真。
1、微带线串扰仿真
1）仿真模型
在HyperLynx中搭建如下电路，U1为驱动端，电路模型为CMOS, 3.3V, 上升沿驱动，U2为接收模式。
在HyperLynx中通过对叠层进行设置，设置传输线为微带线，传输线线宽为9 mil, 线间距为8 mil, 距离走线下方参考层的高度为5 mil, 相对介电常数为3.9，线长为68 inch, 传输延时为10 ns。
仿真结果如下：
我们知道，前向串扰在微带线的情况下很小，在带状线的情况下基本不存在，并且前向串扰随着长度的增加而增大。
从仿真结果可以看出来，驱动信号A从坐标轴左侧出发，一个耦合的后向串扰信号C立刻从接收端反射回来，并开始沿着被动线向前传播，这个信号的宽度大约是20ns, 恰好是耦合区域的2倍。
驱动脉冲传播了10ns (传输线延时）时，在B未知出现了前向串扰B，它是一个负方向的信号，宽度大约是2ns(大约是驱动信号的上升时间），紧跟在前向串扰之后的是后向串扰信号，宽度约为20ns, 幅度是C端（后向串扰）幅度的一半。这是因为位于B端的51欧姆电阻和51欧姆的传输线构成的分压器起到了分压作用，使其幅度减小了50%。
2）长度对串扰的影响
对传输线长度进行修改，设置耦合长度为33.75 inch，67.5 inch，135 inch 三种情况，用时间表示的耦合长度分别大约为5 ns, 10 ns, 20 ns。
仿真结果如下：
从仿真结果可以看出来， 随着耦合长度的增加：
前向串扰的幅度增加
前向串扰的宽度保持恒定
后向串扰的幅度大小保持恒定
后向串扰的宽度随着耦合长度的增加而增大。
2、带状线串扰仿真
修改Stackup, 将耦合传输线改为带状线
仿真结果如下：
有一个重要的不同点，这种情况下没有前向串扰脉冲。这样也证明了理论分析的一点，在带状线的环境中，前向串扰的容性成分与感性成分几乎是大小相等方向相反的，所以它们相互抵消。所以对于一些对串扰敏感的信号，把走线都走到带状线的环境中去，就可以减少一种类型的串扰。
3、终端匹配对串扰的改善
尝试以下方法，在被动线的近端添加一个终端匹配电阻(R3)，这个终端匹配电阻会吸收流向U2的后向串扰信号，从而在近端不会存在反射。
仿真结果如下：
可以看出来，在远端不存在反射。在实际的设计中，很难像在仿真模型中那样简单的在终端放置匹配电阻，那么，远端串扰也就可能不会完全消除，而且我们也没有真正消除近端的后向串扰，只是把它吸收了，不会反射回去。所以只能说减小了串扰。
通过上面的一些仿真，我们证实了控制串扰可以采取的方法：
把走线走在带状线中
走线和参考层之间的距离尽可能小
走线之间的距离尽可能大
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