PCB串擾是如何產生的?

做硬件的小伙伴應該都遇到過串擾的問題,可能一些要求不高的場合,串擾對我們的各種信號影響不大(產品還能正常工作),但有些場合對串擾非常敏感。

今天就為大家分享一下串擾的內容。

1什么是串擾

串擾是兩條信號線之間的耦合、信號線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發耦合電流,而感性耦合引發耦合電壓。
PCB板層的參數、信號線間距、驅動端和接收端的電氣特性及線端接方式對串擾都有一定的影響。 

串擾是由于線路之間的耦合引發的信號和噪聲等的傳播,也稱為“串音干擾”。特別是“串音”在模擬通訊時代是字如其意、一目了然的表達。兩根線(也包括PCB的薄膜布線)獨立的情況下,相互間應該不會有電氣信號和噪聲等的影響,但尤其是兩根線平行的情況下,會因存在于線間的雜散(寄生)電容和互感而引發干擾。所以, 串擾也可以理解為感應噪聲

2串擾是如何產生的?

線間耦合有雜散(寄生)電容引發的電容(靜電)耦合和互感引發的電感(電磁)耦合。這些耦合現象會引發干擾。下圖為每種耦合的示意圖以及最簡化的等效電路。

PCB串擾是如何產生的?的圖1

上圖中用公式給出了將兩者從噪聲源的布線模式1到附近的布線模式2所產生的噪聲電壓Vn。R為電阻,C為電容,M為互感,Vs為噪聲源電壓,Is為噪聲源電流。

在這里請記住,平行的布線間會發生串擾。順便提一下,如果布線是正交結構,則雜散電容和互感都會顯著減少。

3串擾的危害

串擾可能是數據進行高速傳輸中最重要的一個影響因素了,它是一個信號對另外一個信號耦合所產生的一種不受歡迎的能量值。

根據麥克斯韋定律,只要有電流的存在,就會有磁場存在,磁場之間的干擾就是串擾的來源。這個感應信號可能會導致數據傳輸的丟失和傳輸錯誤。所以串擾對于綜合布線來說,無疑是個最厲害的天敵。

4降低串擾的措施

1、增加信號路徑之間的間距;

2、用平面作為返回路徑;
3、使耦合長度盡量短;
4、在帶狀線層布線;
5、減小信號路徑的特性阻抗;
6、使用介電常數較低的疊層;
7、在封裝和接插件中不要共用返回引腳;
8、使用兩端和整條線上有短路過孔的防護布線。

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