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简易4模型,教你学会控制容性耦合串扰

发布时间:2020-01-03 来源:李义君、丁影 责任编辑:wenwei

【导读】在产品的EMC设计中,对PCB和物理结构的EMC评估,是非常重要的一环,往往还具有决定性作用。一个比较优秀的设计,应该可以较大程度地避免干扰电流流过产品内部电路,并将其导向大地。而容性耦合串扰在整个干扰路径中起着决定性作用,而线间寄生电容在容性串扰中又起着关键作用。本文通过4个不同的模型,来看看不同环境下,对线间寄生电容的影响?以此为PCB设计带来参考意义。
 
模型介绍
 
1.相邻层印制线平行布线
 
http://www.bridal-tomorrow.com/art/artinfo/id/80037417
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这种模型主要是分析两条印制线形成的平板电容,其实在实际中,一般情况下的印制线宽是没有PCB的厚度大的,更不太可能两条走线有很大长度的平行布局,所以可以看出光从顶层和底层来看,线间电容是很小的。
 
不过此模型可以做一些延伸:
 
● 将印制线看作平面时面积就较大了,这时模拟地和数字地;电源走线和数字地;电源走线和模拟地;多对数字信号和地,它们之间的寄生电容就会比较大。所以应该避免不希望产生耦合的平面之间的平行布线。
 
● 多层板时,当PCB厚度一定时,层数越多,相邻两层的厚度就会很小,这时一般的印制线宽也会有比较大的电容,所以应避免相邻层平行布线。
 
2.没有地平面的PCB中相邻两条印制线间电容
 
http://www.bridal-tomorrow.com/art/artinfo/id/80037417
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此模型在实际中主要是在单面板中,其实可能也存在于多层板的相邻层间,因为不可能每层都有相邻的大面积参考层。
 
由数据图看出,起决定性作用的因素是线间距,与线宽关系不大。至于PCB厚度,由于这个基本是个定量,所以可以不用着重考虑。在PCB布线时,不希望有串扰的两个信号,避免靠近和平行走线。
 
3.带一层地平面两条PCB印制线间电容(微带线)
 
http://www.bridal-tomorrow.com/art/artinfo/id/80037417
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此模型在双面板和多层板比较常见,相比没有地平面的情况有两点大不同:
 
● 在相同线距情况下,线宽开始起着很大的作用,线宽越宽,电容越大。
 
● 曲线变化非常陡峭,此时线距有着更大的影响。
  
其实增加地平面后,不仅仅降低了线间寄生电容,而且C2与C3(C2<<C3)形成的分压可以降低串扰。所以,增加地平面有利于降低容性串扰耦合。
 
4.双层地平面时线间寄生电容(带状线)
 
http://www.bridal-tomorrow.com/art/artinfo/id/80037417
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此模型在实际中存在于多层板和带屏蔽的多芯线缆,或者带金属屏蔽罩的布线可以参考。由曲线可以看出,带双层地平面的情况下,对于线间寄生电容和串扰的控制具有更大的作用。对于一些需要高度隔离的信号线,应该采取此类措施。
 
结语
 
以上四个模型在我们设计PCB时有着重要的参考意义,在实际中,无论是单层、双层、多层板中,这四种模型都会存在,不会独立存在。要将元器件、走线、线缆、平面都看成是其中的元素。我们无法完全避免耦合,却可以通过设计减小耦合,以及思考这些模型对于干扰路径分析的意义。
 
本文转载自韬略科技。
 
 
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