如何最大限度減少線纜設計中的串擾
發布時間:2014-08-28 責任編輯:sherryyu
【導讀】在設計線纜、電線以及PCB布(bu)線(xian)設(she)計(ji)方(fang)案(an)時(shi)要(yao)注(zhu)意(yi)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)需(xu)要(yao)較(jiao)長(chang)線(xian)纜(lan)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),應(ying)選(xuan)擇(ze)電(dian)容(rong)較(jiao)低(di)的(de)線(xian)纜(lan),並(bing)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)在(zai)兩(liang)個(ge)可(ke)能(neng)相(xiang)互(hu)耦(ou)合(he)的(de)信(xin)號(hao)間(jian)加(jia)入(ru)一(yi)個(ge)或(huo)多(duo)個(ge)acGND信號。本文將詳解如何最大限度減少線纜設計中的串擾?
最zui近jin在zai做zuo一yi個ge項xiang目mu時shi,我wo不bu得de不bu對dui幾ji組zu電dian子zi電dian線xian進jin行xing重zhong新xin布bu線xian,讓rang它ta們men遠yuan離li越yue野ye車che的de發fa電dian機ji,因yin為wei電dian容rong耦ou合he產chan生sheng的de噪zao聲sheng可ke從cong發fa電dian機ji進jin入ru電dian線xian。這zhe個ge項xiang目mu讓rang我wo想xiang起qi了le在zai通tong過guo電dian線xian、帶狀線纜或板對板連接器布線相互之間相鄰信號時所遇到的類似情況。
zhengrucaiyongjueyuantigeliderenheqitadaotiyiyang,renhexianglinbuxiandeliangtiaodianxiandouhuizaiqizhijianchanshengdianrong。genjusuoyongdexianguihejueyuanticailiao,dabufenbiaozhundaizhuangxianlanjidianxianhuizaidianxianzhijianchansheng10至50pF/ft的電容,如下圖1所示。

圖1.帶狀線纜中相鄰電線間的電容
由於信號會相互幹擾,兩條信號線之間的電容會引起信號延遲、噪聲耦合或瞬態電壓。
圖2是電纜電容在通用雙線開漏通信總線中引起大量瞬態電壓的實例。右圖是“開始”命令與左圖前幾個時鍾脈衝的放大圖。

圖2.帶狀線纜的電容耦合
使用三英尺長的線纜路由兩個相鄰通信信號時,會出現圖2中的結果。這會導致兩個信號間的電容超過50pF。
由you於yu該gai電dian容rong的de存cun在zai,在zai一yi個ge信xin號hao產chan生sheng變bian化hua時shi,可ke導dao致zhi另ling一yi個ge信xin號hao產chan生sheng電dian壓ya瞬shun變bian。其qi產chan生sheng的de原yuan因yin是shi,當dang一yi個ge信xin號hao電dian平ping發fa生sheng變bian化hua時shi線xian纜lan電dian容rong需xu要yao瞬shun態tai電dian流liu在zai信xin號hao間jian流liu動dong。
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靜(jing)態(tai)信(xin)號(hao)上(shang)出(chu)現(xian)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)強(qiang)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)線(xian)纜(lan)電(dian)感(gan)以(yi)及(ji)信(xin)號(hao)驅(qu)動(dong)器(qi)提(ti)供(gong)所(suo)需(xu)瞬(shun)態(tai)電(dian)流(liu)的(de)能(neng)力(li)。在(zai)這(zhe)種(zhong)情(qing)況(kuang)下(xia),由(you)於(yu)耦(ou)合(he)引(yin)起(qi)的(de)瞬(shun)態(tai)電(dian)壓(ya)非(fei)常(chang)高(gao),超(chao)過(guo)了(le)可(ke)導(dao)致(zhi)數(shu)據(ju)損(sun)壞(huai)的(de)邏(luo)輯(ji)電(dian)平(ping)閥(fa)值(zhi),因(yin)此(ci)通(tong)信(xin)無(wu)法(fa)成(cheng)功(gong)進(jin)行(xing)。
在信號間安放一根或多根GND線,會減少其間的電容,如圖3所示。這種方法可降低信號間的電容,但同時會導致來自每個信號的GND電容。GND電容會引起信號延遲與數字邊界環繞,但隻要影響不太嚴重,通常不會導致通信故障。

圖3.采用GND分離信號
圖4顯示了在我對其進行修改—在信號線之間添加兩個GND信號後的通信信號效果。改動後信號間電容降至約10pF。這樣,瞬態電壓得到了顯著降低,通信獲得了成功。

圖4.通過降低電容實現成功的通信
總之,在設計線纜、電線以及PCB布(bu)線(xian)設(she)計(ji)方(fang)案(an)時(shi)要(yao)注(zhu)意(yi)雜(za)散(san)電(dian)容(rong)耦(ou)合(he)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)需(xu)要(yao)較(jiao)長(chang)線(xian)纜(lan)的(de)應(ying)用(yong)中(zhong),應(ying)選(xuan)擇(ze)電(dian)容(rong)較(jiao)低(di)的(de)線(xian)纜(lan),並(bing)通(tong)常(chang)需(xu)要(yao)在(zai)兩(liang)個(ge)可(ke)能(neng)相(xiang)互(hu)耦(ou)合(he)的(de)信(xin)號(hao)間(jian)加(jia)入(ru)一(yi)個(ge)或(huo)多(duo)個(ge)acGND信號。
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