如何解決EMC設計中（zhōng）的串擾問題

一、概述

串擾是通過近電場（電容耦合）和磁（cí）場（電感耦合）在（zài）相鄰導體之間耦合的噪聲。盡管任何相鄰導體都表現出串擾，但是當它出現（xiàn）在強幹擾信號和（hé）敏感信號之間時，對信號（hào）完整性將造成很大的影響。

串擾的再定義：

攻擊者（zhě）=高振幅+高頻+短上升時間

受害者=低振幅+高阻抗 

某（mǒu）些信號由（yóu）於其性（xìng）質或在電路中的功能而對串擾特別敏感，這些（xiē）信號（hào）是潛（qián）在的串擾受害（hài）者（zhě） ，如：

• 模擬信號：與數（shù）字信號（hào）相比，它們（men）對噪聲更敏感，尤（yóu）其是在振幅較（jiào）低（dī）的情況下。

• 高阻抗控製信號：使能，複位，振蕩器和反（fǎn）饋信（xìn）號（hào）是控（kòng）製類信號（hào）。如果此類信號是由低（dī）阻抗源產生的，則它們很容易受到電容串擾的幹擾。

另（lìng）一類（lèi）信號很容易在受害者（zhě）身上引（yǐn）起噪聲，並被認為是串擾的潛在（zài）攻擊者 。為了（le）識別潛在的攻擊者，請記住串擾是由PCB走線之間的耦合電（diàn）容和電（diàn）感（gǎn）引起的。基於（yú）這（zhè）些考慮，電路中的潛在攻擊者是（shì）：

• 高振幅信號 （電壓或電流）

• 快速（sù）信號 （上升時間短或者高頻）

小化串擾的基本規則：使攻（gōng）擊者和受害者盡可能遠離。

具（jù）體規（guī）則（zé）如下：

二、帶狀線布置

通過為每個層分配單個方向並交替相鄰層的方向，可以大大減少電容耦合和電感耦合。該技術稱為“正交布線”，如圖1所示。

圖1 正交布線

當不能（néng）應用正（zhèng）交布線或對於沒有被參考平麵分隔（gé）的具有相同布線方向的層時，也可（kě）以通過交錯信（xìn）號跡線來減少串擾，如圖（tú）2所示。

圖2 交錯布線

如（rú）果無法在不同層上布置攻擊者和受害者，則應強製按照並（bìng）行走線要求進行布（bù）線（xiàn）。平行走線之間的串擾噪（zào）聲量取決於平行走線的長度和它們之間的間隙。間隙（xì）越小，對於相同的串擾量，允許（xǔ）並（bìng）行走線的長度越（yuè）短。串擾不僅取決於並行度，而且還（hái）取決於信號和PCB特性。

關於並行布線的經驗法則稱為“ 3W規（guī）則 ”，意思是為了避免在同一層布線的平行走線之間發生串擾，走線中心（xīn）之間的小間距應（yīng）保持3W，圖（tú）3說明了3W規則。

圖3  3W規則

雖然通過應用3W規則確實可以減少串擾，但實際的3W值會導致電路板麵積增大，可能很昂貴。因此（cǐ）通常（cháng）在前邊規（guī）則無（wú）法滿足要求的情（qíng）況下（xià）才使用3W規則。

減少在同一（yī）層上布線的（de）平行走線之間串（chuàn）擾的另一種措施是使用兩端都接地的走線（稱（chēng）為保護走線）將它們分開。圖4中必須將保護走線的所有末端都接地，否則它將像（xiàng）天線一樣（yàng）把幹擾（rǎo）帶出去。

圖4 地防護

對防護技術的實驗研究表明，通過（guò）簡單地將受害者與攻擊者分開（kāi），即使不存在防護（hù）走線，也可以實現相同的串（chuàn）擾降低（dī）（這等效於4W並（bìng）行度規則）。但是，保護走線也會對周圍環境的電磁幹擾產生有益的影響，因此，仍然建（jiàn）議保留地線來減少強幹擾信號和敏感信號的串擾。

保護走線會影響信號走線的特征阻抗和傳輸時間（jiān），如果將其應用於高速信（xìn）號線需考慮信號完整性！