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  • 如何減少帶狀線纜中的電磁干擾
    如何減少帶狀線纜中的電磁干擾
  • 如何減少帶狀線纜中的電磁干擾
  •   發(fā)布日期: 2019-04-17  瀏覽次數(shù): 1,468

    最近在做一個(gè)項(xiàng)目時(shí),我不得不對幾組電子電線進(jìn)行重新布線,讓它們遠(yuǎn)離越野車的發(fā)電機(jī),因?yàn)?u>電容耦合產(chǎn)生的噪聲可從發(fā)電機(jī)進(jìn)入電線。這個(gè)項(xiàng)目讓我想起了在通過電線、帶狀線纜或板對板連接器布線相互之間相鄰信號時(shí)所遇到的類似情況。

    正如采用絕緣體隔離的任何其它導(dǎo)體一樣,任何相鄰布線的兩條電線都會(huì)在其之間產(chǎn)生電容。根據(jù)所用的線規(guī)和絕緣體材料,大部分標(biāo)準(zhǔn)帶狀線纜及電線會(huì)在電線之間產(chǎn)生10至50pF/ft的電容,如下圖1所示。

     

    如何減少帶狀線纜中的電磁干擾

    圖1.帶狀線纜中相鄰電線間的電容

    由于信號會(huì)相互干擾,兩條信號線之間的電容會(huì)引起信號延遲、噪聲耦合或瞬態(tài)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(tài)電壓的實(shí)例。右圖是“開始”命令與左圖前幾個(gè)時(shí)鐘脈沖的放大圖。

    如何減少帶狀線纜中的電磁干擾

    圖2.帶狀線纜的電容耦合

    使用三英尺長的線纜路由兩個(gè)相鄰?fù)ㄐ判盘枙r(shí),會(huì)出現(xiàn)圖2中的結(jié)果。這會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)信號間的電容超過50pF。

    由于該電容的存在,在一個(gè)信號產(chǎn)生變化時(shí),可導(dǎo)致另一個(gè)信號產(chǎn)生電壓瞬變。其產(chǎn)生的原因是,當(dāng)一個(gè)信號電平發(fā)生變化時(shí)線纜電容需要瞬態(tài)電流在信號間流動(dòng)。

    靜態(tài)信號上出現(xiàn)的瞬態(tài)電壓強(qiáng)度取決于線纜電感以及信號驅(qū)動(dòng)器提供所需瞬態(tài)電流的能力。在這種情況下,由于耦合引起的瞬態(tài)電壓非常高,超過了可導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞的邏輯電平閥值,因此通信無法成功進(jìn)行。

    在信號間安放一根或多根GND線,會(huì)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(shí)會(huì)導(dǎo)致來自每個(gè)信號的GND電容。GND電容會(huì)引起信號延遲與數(shù)字邊界環(huán)繞,但只要影響不太嚴(yán)重,通常不會(huì)導(dǎo)致通信故障。

    如何減少帶狀線纜中的電磁干擾

    圖3.采用GND分離信號

    圖4顯示了在我對其進(jìn)行修改—在信號線之間添加兩個(gè)GND信號后的通信信號效果。改動(dòng)后信號間電容降至約10pF。這樣,瞬態(tài)電壓得到了顯著降低,通信獲得了成功。

    如何減少帶狀線纜中的電磁干擾

    圖4.通過降低電容實(shí)現(xiàn)成功的通信

    總之,在設(shè)計(jì)線纜、電線以及PCB布線設(shè)計(jì)方案時(shí)要注意雜散電容耦合的影響。在需要較長線纜的應(yīng)用中,應(yīng)選擇電容較低的線纜,并通常需要在兩個(gè)可能相互耦合的信號間加入一個(gè)或多個(gè)acGND信號。


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