在射頻電路研究學(xué)習(xí)的過(guò)程中,相信大家都遇到過(guò)在電路中信號(hào)頻率的變高、邊沿變陡、電路板的尺寸變小、布線的密度變大等問(wèn)題,這些幾乎是不可避免的問(wèn)題。
這種影響信號(hào)完整性的問(wèn)題叫做串?dāng)_,在電路計(jì)中普遍存在,有可能出現(xiàn)在芯片、PCB板、連接器、芯片封裝和連接器電纜等器件上。如果串?dāng)_超過(guò)一定的限度就會(huì)引起電路的誤觸發(fā),導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。
因此了解串?dāng)_問(wèn) 題產(chǎn)生的機(jī)理并掌握解決串?dāng)_的設(shè)計(jì)方法,對(duì)于工程師來(lái)說(shuō)是相當(dāng)重要的,如果處理不好可能會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)電路的效果。
A、什么是串?dāng)_
串?dāng)_是兩條信號(hào)線之間的耦合、信號(hào)線之間的互感和互容引起線上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流,而感性耦合引發(fā)耦合電壓。PCB板層的參數(shù)、信號(hào)線間距、驅(qū)動(dòng)端和接收端的電氣特性及線端接方式對(duì)串?dāng)_都有一定的影響。
串?dāng)_是信號(hào)完整性中最基本的現(xiàn)象之一,在板上走線密度很高時(shí)串?dāng)_的影響尤其嚴(yán)重。我們知道,線性無(wú)緣系統(tǒng)滿足疊加定理,如果受害線上有信號(hào)的傳輸,串?dāng)_引起的噪聲會(huì)疊加在受害線上的信號(hào),從而使其信號(hào)產(chǎn)生畸變。
B、串?dāng)_是怎么引起的?
串?dāng)_是由電磁耦合引起的,耦合分為容性耦合和感性耦合兩種。
串?dāng)_是指當(dāng)信號(hào)在傳輸線上傳播時(shí),因電磁耦合對(duì)相鄰的傳輸線產(chǎn)生不期望的電壓噪聲。
容性耦合是由于干擾源(Aggressor)上的電壓變化在被干擾對(duì)象(Victim)上引起感應(yīng)電流從而導(dǎo)致的電磁干擾;而感性耦合則是由于干擾源上的電流變化產(chǎn)生的磁場(chǎng)在被干擾對(duì)象上引起感應(yīng)電壓從而導(dǎo)致的電磁干擾。
因此,信號(hào)通過(guò)一導(dǎo)體時(shí)會(huì)在相鄰的導(dǎo)體上引起兩類不同的噪聲信號(hào):容性耦合信號(hào)和感性耦合信號(hào)。
感性耦合:
容性耦合:
C、降低串?dāng)_有哪些方法?
當(dāng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)靠近時(shí),一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電流變化會(huì)引起另外一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的電流變化,即產(chǎn)生串?dāng)_。也就是兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的電磁場(chǎng)耦合產(chǎn)生。串?dāng)_只在上升、下降沿電流變化時(shí)產(chǎn)生。
降低串?dāng)_的方法有:
1、選擇慢變化邊沿信號(hào)的器件。
2、選擇輸出擺幅和電流小的器件。
3、為了減少PCB上的線間耦合,可以采取:
(1)加大電源地層與信號(hào)層間距;
(2)提高相鄰信號(hào)層間距;
(3)減少并行走線長(zhǎng)度;
(4)增加線間距抑制;
(5)地線隔離
(6)在受害線上采用匹配技術(shù);
(7)關(guān)鍵信號(hào)線走STRIPLINE。
帶狀線:走在內(nèi)層(stripline/double stripline),埋在PCB內(nèi)部的帶狀走線,
如下圖所示:
藍(lán)色部分是導(dǎo)體,綠色部分是PCB的絕緣電介質(zhì),stripline是嵌在兩層導(dǎo)體之間的帶狀導(dǎo)線。
因?yàn)閟tripline是嵌在兩層導(dǎo)體之間,所以它的電場(chǎng)分布都在兩個(gè)包它的導(dǎo)體(平面)之間,不會(huì)輻射出去能量,也不會(huì)受到外部的輻射干擾。但是由于它的周圍全是電介質(zhì)(介電常數(shù)比1大),所以信號(hào)在stripline 中的傳輸速度比在microstrip line中慢!
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原文標(biāo)題:了解信號(hào)的串?dāng)_
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高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)串擾問(wèn)題產(chǎn)生的機(jī)理原因


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