第四章线缆.ppt

* * 第四章 线缆敷设 线间串扰的基本概念 1 2 3 印制电路板的地线 容性串扰与电场耦合 磁场耦合与电磁耦合 4 5 6 减小串扰的措施 线缆敷设的一般性要求 线间串扰的基本概念 1 基本概念 串扰：从某一信号线引入到另一信号线缆的干扰 设备中大量不同类型的线缆捆扎在一起，印制板上的电路排列紧密 注：仅为一般性规律，总存在特例 研究时需先确定主要干扰因素： 1、干扰源和感受器回路阻抗乘积小于300^2，磁场耦合为主 2、两回路阻抗乘积大于1000^2，电场耦合为主 3、介于300^2和1000^2之间，需根据具体情况判断 接地平板上的印制板阻抗特性100欧，有时串扰为容性电场耦合 第四章 线缆敷设 线间串扰的基本概念 1 2 3 印制电路板的地线 容性串扰与电场耦合 磁场耦合与电磁耦合 4 5 6 减小串扰的措施 线缆敷设的一般性要求 2 印制电路板的地线 逻辑电路的抗干扰能力强，0,1两种状态，线间距可以较小 但现代电子设备的工作频率提高，抗干扰要求更高 信号线间的干扰 一对平行无损传输线 Vne近端干扰电压，Vfe远端干扰电压，vc电波沿线的传输速度， Vso主串电路近端电压，C线间分布电容，M线间分布互感吗，K干扰系数 干扰取决于干扰系数K和信号特性 2 信号线间的干扰 无限大平面上的一对圆形导线的电容和电感 有限平面上矩形截面导线无解析表达式，定性可适用 减小2h/D 靠近地线 线间远离 减小平行长度 制约印制板的发展 导致多层印制板 印制电路板的地线 2 脉冲信号传输的干扰 印制板线缆的干扰不仅与结构有关，还与传输的脉冲信号有关 脉冲信号是阶跃信号的组合 降低传输信号的电平，增大前沿上升时间 电平不能随意减小，时间按增大后脉冲翻转速度降低，矛盾 印制电路板的地线 2 印制电路板的典型结构 印制板线缆的干扰与结构的关系，多层板结构形式 双面板简单易用，适于低速脉冲信号的传输 多层板主要用于高速脉冲信号 印制电路板的地线 双面板地线正交 地线在边缘，中心和边缘的干扰系数不同 双面板线间插地线 用地线隔开信号线，但板面利用率低 多层板内夹孔状地线板 II层位孔状地线网，减小到地线距离，改善板面均匀性，隔离两层 多层板内夹铜箔 铜箔代替地线网，效果更好 第四章 线缆敷设 线间串扰的基本概念 1 2 3 印制电路板的地线 容性串扰与电场耦合 磁场耦合与电磁耦合 4 5 6 减小串扰的措施 线缆敷设的一般性要求 3 容性串扰与电场耦合 导线间电容： 四根平行导线，构成两个信号回路 当导线间存在空气和绝缘材料： 导线间介质的相对介电常数 la:空气路径长度，li：介质路径长度 两回路间的互电容： 3 容性串扰与电场耦合 四根导线构成四芯屏蔽电缆 1为源信号线，2为感受器信号线，3、4为信号返回线，串扰系数K： 减小串扰系数：双绞线、多股交叉扭绞线、屏蔽扭绞线、平衡回路传输信号 当C12=11pF,C2=5pF,C3=11pF,C4=20pF,则K: 再设源回路电压为1V，则串扰电压：0.23V 第四章 线缆敷设 线间串扰的基本概念 1 2 3 印制电路板的地线 容性串扰与电场耦合 磁场耦合与电磁耦合 4 5 6 减小串扰的措施 线缆敷设的一般性要求 磁场耦合与电磁耦合 4 感性串扰、磁场耦合 低频时串扰主要是感性的，高频时有良好 接地屏蔽，也以磁场的感性耦合为主 接地平板上导线的电感： 接地平板上两导线互感： 引入感受回路的电势： 负载电阻两端的电压： f:电流变化频率Hz，w：角频率 4 当电路信号线与地线构成环路时，易产生电磁耦合，类似环状天线 混合串扰 实际串扰通常由感性和容性耦合共同组成 磁场耦合与电磁耦合 电磁耦合 耦合强度取决于：环路面积、两回路间距、源回路电流、传输频率 传输高频信号的电缆，长度接近或大于波长的1/4，出现驻波， 产生强烈的电磁辐射 容性和感性电流，在负载上是抵消的 第四章 线缆敷设 线间串扰的基本概念 1 2 3 印制电路板的地线 容性串扰与电场耦合 磁场耦合与电磁耦合 4 5 6 减小串扰的措施 线缆敷设的一般性要求 5 减小串扰的措施 线间串扰是电子设备内部器件工作不稳定的重要因素 减小磁场耦合的措施 1、滤波：去除源回路的无用频谱信号分量 2、减小环路面积：最好使信号线和回路扭绞成一股 3、增大间距：增大两个回路的间距 4、正交放置：源回路和感受回路的平面相互正交 5、屏蔽：带状高导磁材料包扎敏感线路，磁路闭合，低磁阻 6、差动放大器：感受器电路使用，抵消共模感应电流 减小电场耦合的措施 1、线缆靠近地平面走线：增加线路自身的电容 2、增大间距：增大两个回路的间距，减小相互电容 3、降低感受电路的输入电阻，减小干扰电压的响应 4、感受电