串扰(Crosstalk)也称“交调干扰”,主要源自两个相邻导体之间所形成的互感与互容,如图所示。串扰会随着印制板的走线布局密度增加而变得越来越严重,尤其是长距离的`总线结构和频率较高且强度较大的信号线,更容易发生串扰现象。这种现象是经由互感和互容这样的寄生参数,将能量由一个传输线耦合到相邻的传输线上而造成的,因此串扰实际上是一种典型的EMI问题。
图 互容和互感引起的串扰现象
串扰包括电容耦合和电感耦合,电容耦合(容性串扰)通常是因为走线位于另一走线上方或参考层上方。这种串扰在平行线之间的影响要小一些,两条较长的布线之间会有相互电容效应。当其中一条线上的电压发生变化时,在另一条线上就会产生容性串扰。即会出现一个小的正脉冲,如同电源电压变化而诱发的;电感耦合(感性串扰)是由于布线的电感造成的天线效应及信号间的公共阻抗对不同回路的影响。当一条导线的磁场在相邻信号上感应出信号时,就会发生串扰现象。只要有开关电流引起的磁场,就会产生瞬时耦合电压。通常,微带线的串扰较带状线严重。
根据串扰所发生的位置,可将串扰分为前向串扰和后向串扰。信号从源端传输到负载端,将发生前向串扰;如果信号被反射到源端,就会发生后向串扰。互容性耦合对前向串扰来说是正,而对后向串扰来说为负。在一般情况下,后向串扰对系统的影响要比前向串扰大。
串扰不仅会出现在时钟或周期信号线上,同样会出现在数据、地址、控制和LO走线中,因此必须尽量避免。串扰值与介电常数、线宽和间距有关。
为在PCB板中避免串扰现象的发生,推荐以下布线建议。
(1) 提供正确的终端匹配阻抗,从而消除后向串扰。
(2) 尽可能减小布线的长度。
(3) 避免互相平行的走线布局,并保证走线间有一定的间隔,从而减小走线间的耦合。
(4) 降低走线的阻抗和信号的驱动电平。
(5) 尽量隔离时钟及高速互连等EMI较差的信号。
(6) 减小器件间的距离,器件布局合理。
(7) 敏感的器件尽量远离I/O互连接口、时钟及易受数据干扰和耦合影响的区域。
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