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    容性耦合與感性耦合的混合效應 影響串擾大小的因素
  • 容性耦合與感性耦合的混合效應 影響串擾大小的因素
  •   發布日期: 2024-01-22  瀏覽次數: 1,273

    串擾(Crosstalk)

    串擾是信號在傳輸線上傳播時,由于電磁耦合而在相鄰的傳輸線上產生不期望的電壓和電流噪聲,信號線的邊緣場效應是導致串擾產生的根本原因。

    信號沿傳輸線傳播時,在信號路徑與返回路徑將產生電力線與磁力線匝,電磁場會延伸到周圍的空間,這些延伸出去的場稱為邊緣場。

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    靜態網絡靠近干擾源一端的串擾稱為近端串擾(后向串擾),遠離干擾源一端的串擾稱為遠端串擾(前向串擾)。根據串擾產生的原因不同將串擾分為:容性耦合串擾與感性耦合串擾。

    一、容性耦合串擾:

    〝容性耦合〞是當干擾線上有信號傳輸時,由于信號邊沿電壓的變化,在信號邊沿附近的區域,干擾線上的分布電容會感應出時變的電場,而受害線處于這個電場里面,所以變化的電場會在受害線上產生感應電流。

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    二、感性耦合串擾:

    〝感性耦合〞當信號在干擾線上傳播時,由于信號電流的變化,在信號躍變的附近區域,通過分布電感的作用將產生時變的磁場,變化的磁場在受害線上將感應出噪聲電壓,進而形成感性耦合電流,并分別向近端和遠端傳播。

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    三、容性耦合與感性耦合的混合效應:

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    由于電流流向與遠端容性耦合的電流方向是反向的,所以到達受害線遠端的耦合電流是兩者之差。一般在完整的參考地平面上,容性耦合與感性耦合產生的串擾電壓大小相等,因此遠端串擾的總噪聲因為容性耦合與感性耦合產生電流極性相反,而磁場互相抵消。

    對于帶狀線更能夠顯示兩者之間很好的平衡,其遠端耦合系數極小,而對于微帶線,由于與串擾相關的電場大部分是穿過空氣,而不是其它的絕緣材料,因此容性耦合比感性耦合小,導致其遠端串擾是個負數。

    四、影響串擾大小的因素:

    4.1、耦合長度對串擾的影響:

    對于遠端串擾峰值與耦合長度成正比,耦合長度越長,串擾越大;而對于近端串擾,當耦合長度小于飽和長度時,串擾將隨耦合長度增加而增加,但是當耦合長度大于飽和長度時,近端串擾為一個穩定值。

    4.2、線間距對串擾的影響:

    串擾的大小與線間距成反比,隨著線間距的增大,無論是近端串擾還是遠端串擾都將減小,當線間距≧3倍線寬時,串擾已經很小了。

    4.3、信號的邊沿翻轉速度對串擾的影響:

    串擾的大小與信號的邊沿翻轉速度成正比,即信號的上升沿/下降沿越快(越陡峭),則串擾越大。信號的頻率高并意味著上升沿/下降沿越快,同理信號頻率低也不意味著上升沿/下降沿越慢。

    4.4、其它影響串擾的因素:

    串擾的大小還受介質厚度、電流方向、負載大小等因素影響。

    4.5、如何抑制串擾:

    ü加大PCB布線間距。

    ü減小PCB布線平行長度,或者采用垂直交叉布線的方式。

    ü減緩信號上升沿與下降沿。

    üPCB布線緊鄰參考地平面或者電源層。

    üPCB布線之間增加地線屏蔽,減小串擾。

    ü通過端接,抑制信號反射,減小串擾。

    ü降低信號驅動電流和工作電壓。

    ü采用帶狀線抑制串擾。

    ü采用3W PCB布線原則。

    ü使用介電常數較低的疊層。

    ü在封裝和接插件中不要共用返回引腳。

    ü改變負載大小。

    ü采用差分信號的布線方式。


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