容性耦合与感性耦合的混合效应 影响串扰大小的因素

串扰（Crosstalk）

串扰是信号在传输线上传播时，由于电磁耦合而在相邻的传输线上产生不期望的电压和电流噪声，信号线的边缘场效应是导致串扰产生的根本原因。

信号沿传输线传播时，在信号路径与返回路径将产生电力线与磁力线匝，电磁场会延伸到周围的空间，这些延伸出去的场称为边缘场。

静态网络靠近干扰源一端的串扰称为近端串扰（后向串扰），远离干扰源一端的串扰称为远端串扰（前向串扰）。根据串扰产生的原因不同将串扰分为：容性耦合串扰与感性耦合串扰。

一、容性耦合串扰：

〝容性耦合〞是当干扰线上有信号传输时，由于信号边沿电压的变化，在信号边沿附近的区域，干扰线上的分布电容会感应出时变的电场，而受害线处于这个电场里面，所以变化的电场会在受害线上产生感应电流。

二、感性耦合串扰：

〝感性耦合〞当信号在干扰线上传播时，由于信号电流的变化，在信号跃变的附近区域，通过分布电感的作用将产生时变的磁场，变化的磁场在受害线上将感应出噪声电压，进而形成感性耦合电流，并分别向近端和远端传播。

三、容性耦合与感性耦合的混合效应：

由于电流流向与远端容性耦合的电流方向是反向的，所以到达受害线远端的耦合电流是两者之差。一般在完整的参考地平面上，容性耦合与感性耦合产生的串扰电压大小相等，因此远端串扰的总噪声因为容性耦合与感性耦合产生电流极性相反，而磁场互相抵消。

对于带状线更能够显示两者之间很好的平衡，其远端耦合系数极小，而对于微带线，由于与串扰相关的电场大部分是穿过空气，而不是其它的绝缘材料，因此容性耦合比感性耦合小，导致其远端串扰是个负数。

四、影响串扰大小的因素：

4.1、耦合长度对串扰的影响：

对于远端串扰峰值与耦合长度成正比，耦合长度越长，串扰越大；而对于近端串扰，当耦合长度小于饱和长度时，串扰将随耦合长度增加而增加，但是当耦合长度大于饱和长度时，近端串扰为一个稳定值。

4.2、线间距对串扰的影响：

串扰的大小与线间距成反比，随着线间距的增大，无论是近端串扰还是远端串扰都将减小，当线间距≧3倍线宽时，串扰已经很小了。

4.3、信号的边沿翻转速度对串扰的影响：

串扰的大小与信号的边沿翻转速度成正比，即信号的上升沿/下降沿越快（越陡峭），则串扰越大。信号的频率高并意味着上升沿/下降沿越快，同理信号频率低也不意味着上升沿/下降沿越慢。

4.4、其它影响串扰的因素：

串扰的大小还受介质厚度、电流方向、负载大小等因素影响。

4.5、如何抑制串扰：

ü加大PCB布线间距。

ü减小PCB布线平行长度，或者采用垂直交叉布线的方式。

ü减缓信号上升沿与下降沿。

üPCB布线紧邻参考地平面或者电源层。

üPCB布线之间增加地线屏蔽，减小串扰。

ü通过端接，抑制信号反射，减小串扰。

ü降低信号驱动电流和工作电压。

ü采用带状线抑制串扰。

ü采用3W PCB布线原则。

ü使用介电常数较低的叠层。

ü在封装和接插件中不要共用返回引脚。

ü改变负载大小。

ü采用差分信号的布线方式。

来源：本条内容来自微信公众号“风陵渡口话EMC” 在此特别鸣谢！

审核编辑：汤梓红