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PCB 式行波傳感器串擾的影響因素分析

來源君億道

因為 PCB 板比較薄,排線也較為密集,多層PCB 板串聯時,板與板之間存在相互干擾。曾有文獻研究過PCB 印刷線之間高頻信號的串擾問題[61],研究結果表明,在頻率小于200MHz 時,頻率越高串擾越大,串擾的大小與頻率成線性關系;但當頻率位于200MHz 以上的高頻時,頻率不斷增大,兩平行線串擾的大小呈周期性變化,且存在周期的極大值點。印刷線間距越大,互繞越小,尤其在0~5mm 以內,變化率較大,說明應在在5mm 的范圍內盡可能加大印刷線的間距。如果兩印刷線接近一共接地面,其與共接地面距離小于1mm 時,串擾也會迅速減小。

1)串擾耦合與印刷線間距的關系

為了制作PCB 式行波傳感器,PCB 板的導線布線是一個需要重點解決的問題。主要包括印刷線的間距以及印刷線的寬度的設計。印刷線的寬度決定了傳輸信號的特性,印制線的間距取決于兩個因素,一是印刷板的面積,二是印制線間的串擾。如圖3.15 所示是印刷線間的串擾與印刷線間距的關系。從圖中可以看出,間距越大串擾越小,但不是呈線性變化。在小于5mm 的范圍內,影響較大,串擾減小了約26dB,但是當間距再加大時,在5mm 2cm 的范圍內,串擾才減小15dB 左右,影響相對較小。因此,在印刷線布線時,為了提高信號的一致性,減小串擾,間距在5mm 范圍內應盡量取大。

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2)串擾耦合與介質層高度的關系

現在的PCB 板多數是多層板,既可以滿足高密度布線的要求,實現系統小型化,又有一定的電磁屏蔽作用,從而提高系統的電磁兼容性。PCB 板一般存在一個接地平面,分析印刷線距接地平面的距離,也就是分析介質層之間的高度,研究其對串擾耦合的影響關系,如圖3.16 所示為印刷線串擾與介質層高度的關系。從圖中可以看出,介質層高度越高,串擾越強,尤其是在1.5mm 范圍內串擾的變化率較大。高度由0.3mm 增加到1.5mm 時,串擾就變化了25dB。然而在1.5-3mm 的范圍內,串擾僅變化了約6dB。因此,在印刷線布線時,為了提高系統的電磁兼容性,在滿足工藝的前提下,板層在1.5mm 以內應盡量取薄。

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