串扰具象化！一篇文章说清楚-40dB串扰究竟是什么概念

公众号 | 高速先生，作者 | 黄刚

大家都知道，高速先生擅长做高速信号的仿真，不少的粉丝也和我们合作过仿真的项目，正常高速链路的无源指标包括了插入损耗，回波损耗和串扰，其中相信大家最看不懂的就是这个串扰指标了吧。的确，首先在很多协议中其实是没有明确的串扰指标的，其次还因为无源指标都是在频域描述的，所以理解起来是会有点绕的哈！

例如下面这个简单的仿真项目，PCIE5.0芯片到金手指这一段链路的串扰仿真结果：

我们仿真的是相邻链路的串扰结果，PCIE5.0的速率是32Gbps，所以我们看基频，也就是16GHz的串扰结果，在-40dB以下，40dB的串扰量我们认为是一个不错的结果！

40dB到底是什么概念呢，为什么高速先生觉得是一个不错的门槛？其实我们都懂，对于硬件工程师或者测试工程师来说，从时域上去描述一些指标永远比在频域上描述来得直观。你不要告诉是多少多少dB，你直接告诉我有多少mV的串扰噪声，这不就懂了吗！对于这个要求，高速先生深表同情，哦，不是！是深表赞同哈！没问题，那下面高速先生就通过一个简单的仿真例子给大家翻译下dB和时域噪声的关系吧。

我们搭建一个简单的两对差分线运行在25Gbps速率下的串扰链路，示意图如下所示：

然后我们通过调整两对差分线的线间距，让这两对差分线的串扰分别在-30dB，-40dB和-50dB这三个量级，分别如下所示

对，就是这个大家看得不是很懂的频域的串扰描述值。在其中一个通道的TX发送端发送一个峰峰值为1V的25Gbps的随机码，然后去看在静止状态下另外一对被串扰通道的噪声，也就是一对攻击信号给相邻静止信号带来的串扰噪声值。

首先我们看看-40dB的无源串扰情况下，攻击通道串扰到静止通道的噪声是多少呢？如下所示：在1V峰峰值的攻击信号下，静止通道被串扰的噪声峰峰值为12mV！也就是1000mV中有12mV串扰到了被攻击信号上去。

大家觉得大吗？要不我们再看看-30dB的无源串扰情况下，攻击通道串扰到静止通道的噪声。同样的验证方式，我们看到噪声的结果如下所示：在1V峰峰值的攻击信号下，静止通道被串扰的噪声峰峰值为38mV！也就是1000mV中有38mV串扰到了被攻击信号上去。

最后再看看50dB下的情况，噪声如下所示：1000mV中有4mV串扰到了被攻击信号上去。

总结下哈，同样1V的攻击信号，-30dB通道的串扰噪声为38mV，-40dB通道的串扰噪声为12mV，-50dB通道的串扰噪声为4mV。的确，差异还真的是蛮大的哦！

还是回到我们熟悉的时域噪声去看串扰直观很多哈，从这个数值来看，大家也就知道了为什么40dB是一个比较好的门槛了。当然也看具体的设计来定了，有的系统裕量可能比较够，35dB都能满足要求，有的系统要求很高，可能要做到50dB甚至60dB都有可能哈，另外可能受限于芯片的pitch，扇出的方式等客观原因，做不到也有可能。所以40dB的串扰量级只能作为一个相对普遍的优化目标，具体到每一个大家的项目时我们再好好的看哈！

Q、本期提问：通过这个案例，大家能大概推下频域的dB值和时域噪声之间是怎么转换的吗，又或者大家平时设计的系统一般以多少dB的串扰值为目标的呢？

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