我在內層走線量到好大的遠端串擾(FE-XTLK)
- 對於訊號傳遞方向而言，內層走線有近端串擾，沒有遠端串擾。
- 實際PCB設計，訊號受到阻抗不連續產生反射後，此反向傳播訊號會將近端串擾轉變為遠端串擾，讓內層走線也有遠端串擾。
- 在評估走線要走外層或內層，需考慮完整via數量/via位置/負載型態/走線長度/線距才能準確評估。
老闆：這板子要面積小、類比/高速數位訊號、省電不能開ODT，大家有甚麼好建議嗎?
小M：類比最怕高速數位訊號的串擾，我看到書上寫，訊號走內層就完全沒有遠端串擾！
老闆：好！訊號品質絕對是第一優先，那我們就加層數，把訊號由外層移到內層。
(板子製作好回來後‧‧‧)
老闆：小M，為什麼量出來的遠端串擾會這麼大? 內層訊號竟然比外層還髒，你不是說內層訊號沒有遠端串擾嗎?
小M：怎麼會這樣?
沒錯，大部分的SI/PI書籍都寫內層訊號沒有遠端串擾，但相信工程師們在實際的PCB設計上，還是會量到一堆雜訊，這是怎麼一回事呢?
(如下圖)
要分析小M的問題，我們先從最單純的架構出發，下圖有一段2200mil(50ohm)傳輸線連接了左邊DR(50ohm)和右邊Term 50ohm，上半部是外層走線的結果、下半部是內層走線。
左下角綠色眼圖是內層走線的近端串擾。
>這兩張圖可看出外層和內層都有近端串擾，不同的是外層干擾聚集在rising/falling附近，而內層干擾幾乎是每個時刻都有，這是因為近端串擾會維持2倍走線fly-time，是段很長的時間，所以雜訊很容易就涵蓋了整個bit。這邊我們在乎的是右邊RX接收到的訊號，所以左邊近端串擾的結果影響不大。
右上角綠色眼圖是外層走線的遠端串擾。
右下角綠色眼圖是內層走線的遠端串擾。
>這兩張圖可驗證小M書上的理論是正確的，就是外層有遠端串擾，而內層的遠端串擾幾乎是完美的0。
NOTE:
對於訊號傳遞方向而言，內層走線有近端串擾，沒有遠端串擾。
(如下圖)
接著來看另外一個例子，和上個例子只差在右邊負載不同。下圖是一段2200mil(50ohm)傳輸線連接了左邊DR(50ohm)和右邊Cload (1pF)，上半部採用外層走線、下半部採用內層走線。
右下角綠色眼圖是內層走線的遠端串擾。
>內層走線竟然也有了遠端串擾，且干擾的量不會小於外層走線。我們再仔細一看，是否覺得這個遠端串擾波型長得很像近端串擾呢?
(如下圖)
沒錯，這個內層走線的遠端串擾就是由近端串擾轉變而來的。訊號由driver往右走到電容後，在電容端會產生反射往回走(由右往左邊走)，此時訊號透過近端串擾的途徑跑到了我們在意的右方RX(還記得嗎?內層走線是有近端串擾的)。
實際PCB設計，訊號受到阻抗不連續產生反射後，此反向傳播訊號會將近端串擾轉變為遠端串擾，讓內層走線也有遠端串擾。
接著看一個實際的例子，這就是小M提供給老闆的建議。小M建議老闆把走線由外層搬到內層。那麼走線由外層搬到內層，實際上會有哪些缺點呢?
1. 若沒有termination，會有大量的反射在接收端，近端串擾會轉為遠端串擾影響RX，降低訊號品質。
2. 外層走到內層要via，屬於低阻抗結構，降低訊號品質。
(如下圖二)
左方為外層走線2200mil的結果，右邊為內層走線2200mil的結果。
綠色眼圖為串擾雜訊，藍色為眼圖為訊號本身。可看出因反射波近端串擾轉換的效應，內層串擾反而比較大，而且雜訊還包含了整個bit，類比訊號可能已經被此雜訊打死了。內層本身的訊號也因為via和串擾的干擾，變得反而比外層更糟。在此案例中，走外層走線反而是個好選擇。
在評估走線要走外層或內層，需考慮完整via數量/via位置/負載型態/走線長度/線距才能準確評估。
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