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什么是串擾?該如何處理

嘉峪檢測網(wǎng)        2022-06-07 21:20

隨著半導體技術的高速發(fā)展,現(xiàn)今電子產(chǎn)品工作頻率越來越高,這種增加的頻率會導致信號邊緣響應更加陡峭。并且由于電路板設計得越來越緊湊,布線越來越密,導致串擾問題也在日益激增。

 

PCB中的串擾是什么?

 

串擾通俗點講是PCB板件,在無接觸的情況下,線路與線路之間能量轉(zhuǎn)移引起的干擾。串擾的形式主要有兩種,容性(電場)和感性(磁場)耦合。此兩種形式的噪聲耦合在實際情況中往往同時存在。串擾現(xiàn)象會引起電路板的信號完整性缺失及EMC測試不通過。

 

什么是串擾?該如何處理它?

 

容性耦合和感性耦合引起的串擾模型

 

串擾的危害:

 

降低板內(nèi)信號完整性

 

時鐘或者信號延遲

 

產(chǎn)生過沖電壓和突變電流

 

造成芯片邏輯功能紊亂

 

什么是串擾?該如何處理它?

 

 串擾導致的時序延遲現(xiàn)象

 

容性耦合產(chǎn)生的串擾:

 

以微帶線為例,PCB板內(nèi)平行的兩條走線,分別可以理解為電容的兩個平行金屬極板,電容中間介質(zhì)為FR4極板和空氣。我們都知道電容的其中一個特性是通交流,所以當其中一根走線上有高速交變的信號時,這個交變的信號會耦合到另一根信號線上。這個等效電容我們也常稱為寄生電容。

 

感性耦合產(chǎn)生的串擾:

 

同樣以微帶線為例,板內(nèi)兩根平行走線,其中一根線走高速信號,當信號流經(jīng)走線,產(chǎn)生交變的電流時,會產(chǎn)生噪聲磁場,磁場產(chǎn)生的磁力線會向周圍發(fā)射。此時另一根靠近且平行于它的走線附近磁力線會很密集,根據(jù)法拉第感應定律,此線在噪聲磁場內(nèi)會感應到電壓。此現(xiàn)象類似于變壓器的工作原理。這個等效的變壓器我們稱為寄生電感。

 

在高頻板中,串擾是不可避免的。我們只能減少它,讓串擾對PCB板的影響降到最低。以下是一些常見的降低串擾的方法:

1.線間保持足夠的安全距離----3W原則,走線間保持3倍線寬(W)的距離。3W原則可將串擾現(xiàn)象降低70%。對一些敏感信號間距可以拉大到10W。

2.中間層設置完整的GND平面----GND能吸收一部分電場和磁場噪聲,使這些噪聲不能順利擴散到敏感信號上。

3.使用GND走線隔離----GND走線隔離,能有效減低容性耦合和感性耦合效應。

4.減少高速信號的過孔----過孔會影響高速信號的阻抗,從而降低信號完整性,因此串擾會增加,對于高速信號要盡量減少過孔數(shù)。

5.高速信號走線與敏感信號走線盡量避免平行走線。

上述降低串擾的方法,各位工程師可根據(jù)PCB具體情況,有選擇性的實施。

 

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來源:韜略科技EMC

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