嵌入式系统串扰问题分析
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② 减 小 △Ｖ／ 在 确 保 信 号 时 序 的 前 提 下 ， 可 能 Ｔ。 尽 选 择 信 号沿 较 缓 的器 件 。
③ 减 小 Ｒ 。减 小 被 干 扰 电路 接 地 阻 抗 ， 被 干 扰 电 对
在 干扰 电路 源 端 串 接 电 阻 ， 小 电流 变 化 斜 率 ， 时 减 同
要 兼 顾 与传 输 线 阻抗 匹配 ， 免 信 号 反 射 。 避
１ ３ 近 端 串扰 和 远 端 串扰 ．
如 图 １所 示 ， 设 位 于 假 Ａ点的驱动器是 干扰源 ， 而 位 于 Ｄ 点 的 接 受 器 为 被 干
路 进行 末 端 端 接 ， 被 干 扰 电路 并接 去耦 电容 。 为
１ ２ 互 感 ．
两 个 信 号 回路 相 互 靠 近 时 ， 个 信 号 回路 的磁 场 变 化 一 将 影 响 另 一 个 信 号 回路 ， 种 影 响 就 是 互 感 。互感 的 大 小 这
取 决 于 信 号 回路 的 自感 与 两 个 信 号 回路 耦合 的 程度 。
互 感 串 扰 电 压 一 Ｌ ・（ ｉｄ ）一 ｄ／ ｔ
端的串扰称为“ 端 串扰”也 称前 向串扰 ） 远 （ 。根 据 产 生
由式 （ ） 知 ， 感 串扰 电压 与 Ｌ △Ｖ／ 成 正 比 ， ２可 互 、 Ｔ 与 Ｒ 成 反 比 。因此 ， 小 互 感 串扰 电 压 有 如 下方 法 。 Ａ 减
的原因不同 ， 可将 串 扰 分 为 容性 耦合 串扰 和感 性 耦 合 串扰
经 验 交 流
季
：
嵌 入 式 系 统 串 扰 问 题 分 析
林 培 舂
（ 建 实 达 电脑 设备 有 限 公 司 ， 州 ３ ００ ） 福 福 ５ ０ ２
引 言
在 嵌 入 式 系 统 硬 件设 计 中 ， 串扰 是 硬 件 程 师 必 须 面 对 的 问题 。特 别 是 在 高 速 数 字 电路 中 ， 于 信 号 沿 时 间 由 短 、 线 密 度 大 、 号 完 整 性 差 ， 扰 的 问 题 也 就 更 为 突 布 信 串
Ｉ ・（ Ｖ／ Ａ・Ｔ ）一 △ Ｒ Ｌ ・（ Ｖ／ ／ △ Ｔ ）Ｒ （） ２
扰 对 象 ， 么 驱 动 器 Ａ 所 那 在 的 传输 线 被 称 为 “ 扰 源 干
网 络 ” 或 “侵 害 网 络
（ ｒｅ ｓｒ ” 相 应 的 接 收 Ａｇ ｅｓ ｏ ） ，
图 １ 两条 传 输 线 的耦 合
抵消 。 ③ 减 小 信 号 到 参 考 平 面的 距 离 ， 而 减 小 环 路 面 积 ， 从 达 到 减 小 Ｉ 的 目的 。
恰 当的 方法 ， 串扰 产 生 的 负 面 影 响 降 到 最小 。 使
１ 串 扰 理 论 分 析
串扰 主 要 源 自两 个 相 邻 导 体 之 间 所 形 成 的 互 感 与 互 容 。在 高 速 数 字 电 路 中 ， 感 通 常 比互 容 的 问题 更 严 重 。 互
个 电路 产 生 电 场 ， 电 场 会 影 响 第 二 个 电路 ， 种 该 这
互 容 串扰 电压 一 Ｃ ・（ ｖ ｄ ）・ 一 ｄ／ ｔ Ｒ
Ｃ ・（ △Ｖ／ Ｔ ）・ Ｒ
相 互 影 响 的 系 数称 为 它们 的互 容 。
⑥ 对 串 扰较 敏 感 的信 号 线 尽 量 布 在 内层 ， 减 小 磁 以
两类 。
６ 《 ‘ 入 彖 应 》Ｉ 圈 珥 曩 平； 嵌 式 惋 用 固 ＿ 豳 唧 ８ 机
器 Ｄ所 在 的传 输 线 网 络 被 称 为 “ 态 网络 ” “ 害 网 络 ” 静 态 网 络 靠 近 干 扰 源 一 静 或 受 。 端 的 串扰 称 为 “ 端 串扰 ” 也 称 后 向 串 扰 ） 而 远 离 干 扰 源 近 （ ，
一Biblioteka Baidu
式中 ，Ｍ Ｌ 为互 感 ， Ｖ 为驱 动 波 形 的阶 跃 幅 度 ， 驱 动 波 △ Ｔ是 形 的上 升 时 间 ， 驱动 电路 的源 端 阻 抗 。 Ｒ是
场耦合程度 。 （ ）减 小 Ａ ／ ２ ＶＴ
式 中 ， 为互 容 ， 为驱 动 波形 的 阶跃 幅度 ， Ｃ △Ｖ Ｔ 是驱 动 波
形 的上 升 时 间 ， 接 收 电路 的 接 地 阻抗 。 Ｒ是
由式 １ 知 ， 容 串扰 电压 与 Ｃ 、 Ｖ Ｔ 、 正 比 ， 可 互 △ ／ Ｒ成 因
此 ， 小 互 容 串扰 电 压 的方 法 有 ： 减
在确保信 号时序的前提下 ， 可能选择信号沿较缓 的 尽
器件 。
（ ）增 大 Ｒ ３
① 减小 ｃ 。增 大 信 号 走 线 间距 （ 为 互 容 与 信 号 间 因
距 成 反 比 ， 键 信 号 可采 用 ３ 原 则 ） 关 Ｗ 。
１ １ 互 容 ．
一
④ 尽 可 能 地 减 小 相 邻 信 号 间 的平 行 长 度 。平 行 长 度
越短 ， 总的 Ｉ 越小 。 则 － Ｍ ⑤ 无 参 考 平 面 隔 离 的 相 邻 信 号 层 走 线 方 向 应 该 垂 ． 、 直 ， 可减 小 磁 场 耦 合 程 度 。
出 。设 计 者必 须 了解 串扰 产 生 的原 理 ， 且 在设 计 时应 用 并
（ ）减 小 Ｌ １ ① 增 大 信 号 走 线 间 距 （ 为 Ｌ 随 着 间 距 平 方 的增 加 因 Ｍ
而 下 降 ， 键 信 号 可采 用 ３ 原 则 ） 关 Ｗ 。 ② 为 信 号 提 供 完 整 的 参 考 平 面 。在 低 速 电 路 中 ， 电
流沿 着 电 阻最 小 路 径 前 进 ， 高 速 信 号 沿 着 电感 最小 路 径 而
前进 。 电感 最 小 的返 回路 径 就 紧贴 在 一 个 信 号导 体 下 面 ， 它使 输 出 电流 路 径 与 返 回 电流 路 径 之 间 的 总 回 路 面 积 最 小 ， 而 使 输 出 电流 路 径 与 返 回电 流路 径 的 干扰 磁 场 相 互 从
③ 减 小 Ｒ 。减 小 被 干 扰 电路 接 地 阻 抗 ， 被 干 扰 电 对
在 干扰 电路 源 端 串 接 电 阻 ， 小 电流 变 化 斜 率 ， 时 减 同
要 兼 顾 与传 输 线 阻抗 匹配 ， 免 信 号 反 射 。 避
１ ３ 近 端 串扰 和 远 端 串扰 ．
如 图 １所 示 ， 设 位 于 假 Ａ点的驱动器是 干扰源 ， 而 位 于 Ｄ 点 的 接 受 器 为 被 干
路 进行 末 端 端 接 ， 被 干 扰 电路 并接 去耦 电容 。 为
１ ２ 互 感 ．
两 个 信 号 回路 相 互 靠 近 时 ， 个 信 号 回路 的磁 场 变 化 一 将 影 响 另 一 个 信 号 回路 ， 种 影 响 就 是 互 感 。互感 的 大 小 这
取 决 于 信 号 回路 的 自感 与 两 个 信 号 回路 耦合 的 程度 。
互 感 串 扰 电 压 一 Ｌ ・（ ｉｄ ）一 ｄ／ ｔ
端的串扰称为“ 端 串扰”也 称前 向串扰 ） 远 （ 。根 据 产 生
由式 （ ） 知 ， 感 串扰 电压 与 Ｌ △Ｖ／ 成 正 比 ， ２可 互 、 Ｔ 与 Ｒ 成 反 比 。因此 ， 小 互 感 串扰 电 压 有 如 下方 法 。 Ａ 减
的原因不同 ， 可将 串 扰 分 为 容性 耦合 串扰 和感 性 耦 合 串扰
经 验 交 流
季
：
嵌 入 式 系 统 串 扰 问 题 分 析
林 培 舂
（ 建 实 达 电脑 设备 有 限 公 司 ， 州 ３ ００ ） 福 福 ５ ０ ２
引 言
在 嵌 入 式 系 统 硬 件设 计 中 ， 串扰 是 硬 件 程 师 必 须 面 对 的 问题 。特 别 是 在 高 速 数 字 电路 中 ， 于 信 号 沿 时 间 由 短 、 线 密 度 大 、 号 完 整 性 差 ， 扰 的 问 题 也 就 更 为 突 布 信 串
Ｉ ・（ Ｖ／ Ａ・Ｔ ）一 △ Ｒ Ｌ ・（ Ｖ／ ／ △ Ｔ ）Ｒ （） ２
扰 对 象 ， 么 驱 动 器 Ａ 所 那 在 的 传输 线 被 称 为 “ 扰 源 干
网 络 ” 或 “侵 害 网 络
（ ｒｅ ｓｒ ” 相 应 的 接 收 Ａｇ ｅｓ ｏ ） ，
图 １ 两条 传 输 线 的耦 合
抵消 。 ③ 减 小 信 号 到 参 考 平 面的 距 离 ， 而 减 小 环 路 面 积 ， 从 达 到 减 小 Ｉ 的 目的 。
恰 当的 方法 ， 串扰 产 生 的 负 面 影 响 降 到 最小 。 使
１ 串 扰 理 论 分 析
串扰 主 要 源 自两 个 相 邻 导 体 之 间 所 形 成 的 互 感 与 互 容 。在 高 速 数 字 电 路 中 ， 感 通 常 比互 容 的 问题 更 严 重 。 互
个 电路 产 生 电 场 ， 电 场 会 影 响 第 二 个 电路 ， 种 该 这
互 容 串扰 电压 一 Ｃ ・（ ｖ ｄ ）・ 一 ｄ／ ｔ Ｒ
Ｃ ・（ △Ｖ／ Ｔ ）・ Ｒ
相 互 影 响 的 系 数称 为 它们 的互 容 。
⑥ 对 串 扰较 敏 感 的信 号 线 尽 量 布 在 内层 ， 减 小 磁 以
两类 。
６ 《 ‘ 入 彖 应 》Ｉ 圈 珥 曩 平； 嵌 式 惋 用 固 ＿ 豳 唧 ８ 机
器 Ｄ所 在 的传 输 线 网 络 被 称 为 “ 态 网络 ” “ 害 网 络 ” 静 态 网 络 靠 近 干 扰 源 一 静 或 受 。 端 的 串扰 称 为 “ 端 串扰 ” 也 称 后 向 串 扰 ） 而 远 离 干 扰 源 近 （ ，
一Biblioteka Baidu
式中 ，Ｍ Ｌ 为互 感 ， Ｖ 为驱 动 波 形 的阶 跃 幅 度 ， 驱 动 波 △ Ｔ是 形 的上 升 时 间 ， 驱动 电路 的源 端 阻 抗 。 Ｒ是
场耦合程度 。 （ ）减 小 Ａ ／ ２ ＶＴ
式 中 ， 为互 容 ， 为驱 动 波形 的 阶跃 幅度 ， Ｃ △Ｖ Ｔ 是驱 动 波
形 的上 升 时 间 ， 接 收 电路 的 接 地 阻抗 。 Ｒ是
由式 １ 知 ， 容 串扰 电压 与 Ｃ 、 Ｖ Ｔ 、 正 比 ， 可 互 △ ／ Ｒ成 因
此 ， 小 互 容 串扰 电 压 的方 法 有 ： 减
在确保信 号时序的前提下 ， 可能选择信号沿较缓 的 尽
器件 。
（ ）增 大 Ｒ ３
① 减小 ｃ 。增 大 信 号 走 线 间距 （ 为 互 容 与 信 号 间 因
距 成 反 比 ， 键 信 号 可采 用 ３ 原 则 ） 关 Ｗ 。
１ １ 互 容 ．
一
④ 尽 可 能 地 减 小 相 邻 信 号 间 的平 行 长 度 。平 行 长 度
越短 ， 总的 Ｉ 越小 。 则 － Ｍ ⑤ 无 参 考 平 面 隔 离 的 相 邻 信 号 层 走 线 方 向 应 该 垂 ． 、 直 ， 可减 小 磁 场 耦 合 程 度 。
出 。设 计 者必 须 了解 串扰 产 生 的原 理 ， 且 在设 计 时应 用 并
（ ）减 小 Ｌ １ ① 增 大 信 号 走 线 间 距 （ 为 Ｌ 随 着 间 距 平 方 的增 加 因 Ｍ
而 下 降 ， 键 信 号 可采 用 ３ 原 则 ） 关 Ｗ 。 ② 为 信 号 提 供 完 整 的 参 考 平 面 。在 低 速 电 路 中 ， 电
流沿 着 电 阻最 小 路 径 前 进 ， 高 速 信 号 沿 着 电感 最小 路 径 而
前进 。 电感 最 小 的返 回路 径 就 紧贴 在 一 个 信 号导 体 下 面 ， 它使 输 出 电流 路 径 与 返 回 电流 路 径 之 间 的 总 回 路 面 积 最 小 ， 而 使 输 出 电流 路 径 与 返 回电 流路 径 的 干扰 磁 场 相 互 从