容性耦合噪声抑制方法如何减少串扰

本文要点 

  • 容性耦合噪声取决于电路中的电压变化和耦合电容的值,其中耦合电容受两个电路之间距离的影响。 

  • 杂散电容会增大耦合电容值。如果减少或消除杂散电容,耦合电容值会随之降低,从而抑制电路中的容性耦合噪声。 

  • 常用的容性耦合噪声抑制方法是采用屏蔽装置,例如法拉第笼,可有效减少耦合干扰。

电路中的模拟信号有时与数字信号会发生混合。多数情况下,这种混合源于噪声耦合——无论是容性噪声耦合还是感性噪声耦合。在电路中,此类耦合噪声称为串扰,即一种共模干扰。防止信号混合至关重要,为此,我们可以采用容性耦合噪声抑制方法。 

容性耦合噪声

当两个电路或导线彼此靠近时,它们之间会形成固有电容。该电容构成一条导电路径,使信号在线路之间混合,从而将噪声引入电路。这类容性耦合噪声也可称为电场耦合或近场干扰。

容性耦合噪声取决于电路中的电压变化和耦合电容值。耦合电容受两个电路之间距离的影响。距离越近,耦合电容越大,距离越远,耦合电容越小。耦合电容也可称为互容。  

容性耦合噪声抑制方法

抑制容性耦合噪声的最佳方法是减小耦合电容。如上所述,耦合电容与电路之间的距离成反比,因此,我们可以增加两个电路之间的距离。然而,随着电路日益小型化,这种方法往往不具可行性。在这种情况下,我们可以考虑以下推荐的方法。 

屏蔽 

常用的抑制容性耦合噪声方法是采用屏蔽装置,例如法拉第笼,可有效减少耦合干扰。将屏蔽装置放在电容耦合的电路之间,并在信号源连接点之外的位置进行接地,将噪声电流直接导入大地。使用法拉第笼时,必须将屏蔽装置接地。若处于开路或悬浮状态,可能会增加系统中的容性耦合噪声。 

限制平行导线长度

两条平行导线之间会形成天然的电容器。两条导线充当电容器的极板,空气作为电介质。限制平行导线的长度可以降低耦合电容值。  

高 DV/DT 信号 

在开关电路中,高 dv/dt 信号是耦合电容的来源。它们大多会在开关点与地之间形成耦合电容,从而引发共模干扰噪声。通过降低信号的 dv/dt 值或增加信号上升时间,可有效抑制由此产生的容性耦合噪声。 

接地方式 

在电路中采用适当的接地方案,是抑制容性耦合噪声的首选方法。选择单点、多点或混合接地等接地方法时,需要考虑电路规格,尤其是工作频率。

走线长度 

在电路板中,缩短走线长度是抑制容性耦合噪声的有效手段。此外,均衡输入引线长度也有助于降低耦合电容。

杂散电容 

杂散电容会增大耦合电容值。如果减少或消除杂散电容,耦合电容值也会随之降低,从而抑制电路中的容性耦合噪声。  

其他降噪手段 

除了上文讨论的容性耦合噪声抑制方法外,也可采用其他降噪技术,通过将信号线绞合来减小电容,是另一种可行的噪声抑制手段。不过,应当审慎采用降噪技术,以免引发其他电路问题。  
文章来源:cadence