2.2 在信号源端串接电阻
现象:CPU通过总线外扩一个以太网芯片,但程序无法正常初始化该芯片,网络不通。
分析:用示波器测试“读”、“写”、“片选”、“数据”、“地址”等总线信号,发现这些信号上升、下降沿时间很短,信号过冲较严重,信号间距受空间所限无法增大,因此,总线信号间必然存在串扰问题。各总线信号既是干扰源,又是被干扰对象。在信号源端串接电阻有两个好处:作为干扰源,源端阻抗变大,电流变化率降低,与其他信号的互感耦合减小;作为被干扰对象,源端阻抗与传输线匹配,有利于吸收近端串扰,避免将近端串扰反射到远端。
解决:将总线信号源端串联电阻的阻值从10 Ω增大到50 Ω,重新运行程序,网卡芯片初始化正常,串扰问题解决。
2.3 为信号提供完整的参考平面
现象:CPU总线上增加点阵液晶设备,发现网口通信时网口1经常出现丢包现象,网口2甚至无*INK UP成功。
分析:系统主板为两层板,没有完整的信号参考平面,由于液晶连接线较长,使数据总线的长度增加,从而使串扰变得更加严重。网卡芯片与点阵液晶共用低8位数据总线与读、写控制信号,因此信号受到干扰、通信受到影响。
解决:重新设计PCB时,将2层板改为4层板,增加地层、电源层,为总线信号提供完整的参考平面,串扰减小。
2.4 减小被干扰电路接地阻抗
现象:SPI通信时,从SPI设备读回的数据不是期望的数据。
分析:用示波器测试SPI总线信号,发现CLK信号的上升沿、下降沿产生高频振荡,并两次跨过高、低门限电平。这将引起SPI数据的误触发,使CPU得到不正确的数据,因此需要滤除该高频干扰信号。
解决:在CLK信号与地之间并接1000 pF去耦电容,为高频干扰信号提供对地的低阻抗通道,干扰问题解决。
结语
串扰在高速电路设计中是一个不可忽视的问题,会影响系统的时序、降低噪声容限,导致系统无法正常工作。本文介绍了串扰产生的原理,通过对串扰电压的计算推导得到影响串扰的关键因素,根据这些因素提出一系列解决串扰问题的方法,并在实例中进行验证应用,对于解决串扰问题有一定的借鉴、指导意义。
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