在射頻電路研究學(xué)習(xí)的過程中,相信大家都遇到過在電路中信號頻率的變高、邊沿變陡、電路板的尺寸變小、布線的密度變大等問題,這些幾乎是不可避免的問題。
這種影響信號完整性的問題叫做串?dāng)_,在電路計中普遍存在,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)_超過一定的限度就會引起電路的誤觸發(fā),導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作。
因此了解串?dāng)_問 題產(chǎn)生的機(jī)理并掌握解決串?dāng)_的設(shè)計方法,對于工程師來說是相當(dāng)重要的,如果處理不好可能會嚴(yán)重影響整個電路的效果。
A、什么是串?dāng)_
串?dāng)_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(fā)耦合電流,而感性耦合引發(fā)耦合電壓。PCB板層的參數(shù)、信號線間距、驅(qū)動端和接收端的電氣特性及線端接方式對串?dāng)_都有一定的影響。
串?dāng)_是信號完整性中最基本的現(xiàn)象之一,在板上走線密度很高時串?dāng)_的影響尤其嚴(yán)重。我們知道,線性無緣系統(tǒng)滿足疊加定理,如果受害線上有信號的傳輸,串?dāng)_引起的噪聲會疊加在受害線上的信號,從而使其信號產(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)信號在傳輸線上傳播時,因電磁耦合對相鄰的傳輸線產(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)生的磁場在被干擾對象上引起感應(yīng)電壓從而導(dǎo)致的電磁干擾。
因此,信號通過一導(dǎo)體時會在相鄰的導(dǎo)體上引起兩類不同的噪聲信號:容性耦合信號和感性耦合信號。
感性耦合:
容性耦合:
C、降低串?dāng)_有哪些方法?
當(dāng)兩個網(wǎng)絡(luò)靠近時,一個網(wǎng)絡(luò)的電流變化會引起另外一個網(wǎng)絡(luò)的電流變化,即產(chǎn)生串?dāng)_。也就是兩個網(wǎng)絡(luò)之間的電磁場耦合產(chǎn)生。串?dāng)_只在上升、下降沿電流變化時產(chǎn)生。
降低串?dāng)_的方法有:
1、選擇慢變化邊沿信號的器件。
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層間距;
(2)提高相鄰信號層間距;
(3)減少并行走線長度;
(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,所以它的電場分布都在兩個包它的導(dǎo)體(平面)之間,不會輻射出去能量,也不會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:了解信號的串?dāng)_
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高速數(shù)字電路設(shè)計串擾問題產(chǎn)生的機(jī)理原因


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