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高频PCB设计中出现耦合干扰的原因分析

PCB设计中经常会出现不同的诸多干扰,并且,随着频率的提高和PCB板的小型化和低成本化之间的矛盾日益突出,这些干扰越来越多也越来越复杂。在实际的研究中,佩特PCB归纳起来主要有四方面的干扰存在:电源噪声传输线干扰、耦合、电磁干扰(EMI)。本文通过分析高频PCB的耦合干扰问题,结合工作中实践,提出了有效的解决方案。 

(1)公共阻抗耦合:是一种常见的耦合通道即干扰源和被干扰设备往往共用某些导体(例如回路电源、总线、公共接地等),如图6所示。 

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图6 公共阻抗耦合

在该通道上,Ic的下降回在串联的电流回路中引起共模电压,影响接收机。 
    
(2)场共模耦合将引起辐射源在由被干扰电路形成的环路和公共参考面上引起共模电压。如果磁场占主要地位,在串联地回路中产生的共模电压的值是Vcm=-(△B/△t)*面积(式中的△B=磁感应强度的变化量)如果是电磁场,已知它的电场值时,其感应电压:Vcm=(L*h*F*E)/48,公式适用于L(m)=150MHz以下,超过这个限制,最大感应电压的计算可简化为:Vcm=2*h*E。 

(3)差模场耦合:指直接的辐射被导线对或电路板上的引线及其回路所感应接收.如果尽量靠近两根导线。这种耦合会大大减小,所以可以将两根导线绞在一起来减小干扰。 
 
(4)线间耦合(串扰)可以使任何线等于并联电路间发生不希望有的耦合,严重的将大大损害系统的性能。其种类可分为容性串扰和感性串扰。前者是因为线间的寄生电容使得噪声源上的噪声通过电流的注入耦合到噪声接收线上;后者可以被想象成信号在一个不希望有的寄生变压器初次级间的耦合。感性串扰的大小取决于两个环路的靠近程度和环路面积的大小,及所影响的负载的阻抗。 

(5)电源线耦合:是指交流或直流电源线受到电磁干扰后,电源线又将这些干扰 传输到其他设备上。 

PCB设计中消除串扰的方法有如下几种: 

※两种串扰的大小均随负载阻抗的增大而增大,所以应对由串扰引起的干扰敏感的信号线进行适当的端接。 
    
※尽可能地增大信号线间的距离,可以有效地减少容性串扰。进行接地层管理,在布线之间进行间隔(例如对有源信号线和地线进行隔离,尤其在状态发生跳变的信号线和地之间更要进行间隔)和降低引线电感。 

※在相邻的信号线间插入一根地线也可以有效减小容性串扰,这根地线需要每1/4波长就接入地层。 

※对于感性串扰,应尽量减小环路面积,如果允许的话,消除这个环路。 

※避免信号共用环路。 
   
※关注信号完整性:设计者要在焊接过程中实现端接来解决信号完整性。采用这种办法的设计者可专注屏蔽用铜箔的微带长度,以便获得信号完整性的良好性能。对于在通信结构中采用密集连接器的系统,设计者可用一块PCB作端接。 

佩特PCB(www.petpcb.com)有6年以上丰富的PCB生产、电子加工经验,是一家专业的一站式PCB供应商。佩特PCBPCB加工线路板加工等方面都有丰富经验,经过多年的发展,公司现已成为集“研发、生产、服务”为一体的专业化公司。

本文章由 PTPCB 于2016年06月20日发布在技术分享分类下,
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王先生