我參與了一個項目,在該項目中,客戶在帶狀電纜中定義了引腳,而沒有考慮可能的串擾問題。信號是1 MHz數據信號,沒有接地線將它們分開。我從未有過串擾的經驗,並且對感應毛刺的大小(0.5至0.65伏)感到驚訝。接收端正在使用74HCxx線路驅動器(CMOS開關電平),這會在數據流上產生純垃圾。客戶正在切換到74HCT驅動器,試圖將輸入的“高”開關電平移至毛刺電平以下,但我有擔心。
除了切換到HCT部件或適當地重新設計電路板以挽救我們已有的東西以外,還能做些什麼嗎?
我參與了一個項目,在該項目中,客戶在帶狀電纜中定義了引腳,而沒有考慮可能的串擾問題。信號是1 MHz數據信號,沒有接地線將它們分開。我從未有過串擾的經驗,並且對感應毛刺的大小(0.5至0.65伏)感到驚訝。接收端正在使用74HCxx線路驅動器(CMOS開關電平),這會在數據流上產生純垃圾。客戶正在切換到74HCT驅動器,試圖將輸入的“高”開關電平移至毛刺電平以下,但我有擔心。
除了切換到HCT部件或適當地重新設計電路板以挽救我們已有的東西以外,還能做些什麼嗎?
您可以更換帶狀電纜,還是將適配器插入更高針數的電纜?考慮一下IDE / ATA為增加帶寬所做的工作-將其從40線電纜切換為80線電纜,並將電纜內的所有其他導線都連接到連接器內的地面。類似的解決方案可以在這裡應用。
或者,可以降低擺率嗎?在1 MHz時,問題可能出在信號本身的頻率上,而不是信號的快速邊緣上。傳輸端的過濾器網絡可能會有所幫助。
您可以按原樣保留板設計,但在電纜的兩端製作一個短適配器,然後將實際的電纜製成非絲帶電纜(微型同軸電纜,這將是最好的),或者使用信號線之間正確接地。本質上,您需要製作另一根電纜以適合IDC插頭(或選擇的闆對電纜連接器)。像這樣:
信號是1 MHz數據信號,沒有接地線將它們分開。
這非常慢,因此請首先檢查驅動側是否有源端接電阻器。如果有電阻器,則可以增加其值以降低壓擺率。
如果沒有電源端接電阻,那麼無論驅動該電纜如何,都會在每個電平躍遷時將驚人的大電流脈衝推入電纜電容中,如果驅動芯片的供電不正確,則會破壞驅動芯片的電源解耦。因此,檢查示波器是否在兩個邊緣上或僅一個邊緣上出現“串擾”,還是在兩個邊緣上產生不同數量的串擾,檢查電纜驅動器的電源,還應探究其GND引腳與GND平面之間的關係。嘗試翻轉一個信號,而讓其他信號保持不動。如果它以相似的數量從電纜一側的一根導線“串擾”到所有其他導線,則不是串擾,而是驅動器芯片有接地反彈或不良的去耦,因此您需要進行修復。
如果信號是同步的並且有時鐘線,則可以按時鐘定時播放。如果將數據鎖存到接收端的寄存器中,則電平僅在設置/保持窗口內起作用。因此,如果您在信號穩定後稍微移動一下時鐘使其觸發,它會有所幫助。除非您也對時鐘信號產生串擾,否則在這種情況下它將使時鐘倍頻,這是不好的。
該客戶正在切換到74HCT驅動器,試圖將輸入的“高”開關電平移至毛刺電平以下,但我有擔心。
是的,但是它也會將輸入的“低”電平向下移動,使其對噪聲更加敏感,因此它可以在一側“串擾”串擾,而在另一側惡化串擾!我想如果您的信號是同步的,並且使用從高到低的時鐘邊沿,這可能會起作用,但是...嗯...最好使用施密特觸發器門。
除了切換到HCT部件或適當地重新設計電路板以挽救我們已有的東西以外,還能做些什麼嗎?
在重新設計之前,請確保確定驅動器芯片中是否確實存在串擾,接地反彈或耦合不良。
還要確保它不是兩塊板之間的接地彈跳,這是由於電流在GND線中流動並在兩塊板之間產生電壓差所致。
如果沒有引腳並且使用同步信號(帶有時鐘),則可以將GND線放置在時鐘和數據線之間,以防止數據沿洩漏到時鐘中。
事實上,您有幾種選擇:
增加源電阻會減少上升時間,但不會減少串擾,因為串擾電容Xc / Rs的阻抗比會隨著電流壓擺率的降低而增加。
使用1m帶狀電纜估算ESL和C的想法證明
這裡使用1MHz方波附近的5個不同信號,但使用不同信號來獲得具有不同源阻抗和負載阻抗的混疊串擾。通常我記得,帶狀電纜是120歐姆的單端電纜,這轉化為每米的總電感和電容,但取決於AWG和電介質間距。
為了使串擾最小,您需要
(1)寬間隔的帶狀電纜佈線,因此是大直徑的塑料護套;這樣可以使picoFarads /米達到最小,並最小化電纜電流(最小磁場)
(2)帶狀電纜周圍的金屬箔屏蔽層,可捕獲大部分電場。將這些箔紙磨碎。
(3)最小的電纜電流和最慢的邊沿速度(緩慢擺動),因此dI / dT為 速度慢,磁場耦合極小;因此使用WEAK驅動程序
(4)源終端,可能是100ohms
注意心態:(A)減小電場串擾,使用更大的電線間距,並使用屏蔽罩捕獲大部分電通量,實際上減少了電線電容;同時降低dV / dT。 (B)通過增加導線間距來減小磁場串擾,通過減小非常靠近的返迴路徑(屏蔽層,箔片)的“迴路面積”,通過降低dI / dT來降低磁場,因為dV / dT減少了,並且reduce通過不終止於接收端來結束電流。
您確定看到的毛刺是串擾(例如,不是由於阻抗不匹配或電源噪聲引起的振鈴)嗎?嘗試將一條線穿過單獨的屏蔽線:串擾將在其中消失,而振鈴和電源噪聲將保留。
我強烈懷疑您會看到它在響,並且一旦電纜和驅動器的阻抗匹配,問題就會消失。
如果問題確實是由於串擾引起的,則可以通過降低接收器輸入的阻抗來大大改善這種情況。串擾電壓可能會高到足以乾擾信號電平,但肯定不如實際信號強大。這意味著,如果在數據線的接收器側添加上拉或下拉電阻,它們將吸收大部分串擾噪聲,同時對信號的影響最小。
電源噪聲通常通過去耦電容來消除。
將碳帶用鋁帶包裹(用於密封導管的較厚的導電膠帶;不是導管帶,僅是實際的鋁+膠),並將其僅在設備的一端接地。它可能無法完全消除串擾,但會增加每條線路的電容並提供屏蔽,這可能足以滿足您的應用要求。但這會降低電纜的靈活性...
您可以考慮在控制軟件中解決此問題。您可以測量從每個電源線到每個輸出線的串擾。這定義了“串擾矩陣”。在測量了此串擾矩陣的每個元素之後,您可以通過矩陣求反計算出其他導線上所需的補償電壓。