PCB串扰的产生和危害

作为一个做硬件的伙伴，我们可能都遇到过串扰的问题。在一些要求不高的场合，串扰对信号的影响可能不大（产品仍然能正常工作），但在一些对串扰非常敏感的场合，它可能会造成严重的问题。

今天我将与大家分享有关串扰的内容。

串扰的定义

串扰是指两条信号线之间的耦合、信号线之间的互感和互容所引起的线上噪声。容性耦合会引发耦合电流，而感性耦合会引发耦合电压。

PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性以及线端的连接方式都会对串扰产生一定的影响。

串扰是由于线路之间的耦合引发的信号和噪声等的传播，也称为“串音干扰”。特别是“串音”在模拟通讯时代是字如其意、一目了然的表达。两根线（也包括PCB的薄膜布线）独立的情况下，相互间应该不会有电气信号和噪声等的影响，但尤其是两根线平行的情况下，会因存在于线间的杂散（寄生）电容和互感而引发干扰。所以，串扰也可以理解为感应噪声。

串扰是如何产生的？

线间耦合有杂散（寄生）电容引发的电容（静电）耦合和互感引发的电感（电磁）耦合。这些耦合现象会引发干扰。下图为每种耦合的示意图以及最简化的等效电路。

上图中用公式给出了将两者从噪声源的布线模式1到附近的布线模式2所产生的噪声电压Vn。R为电阻，C为电容，M为互感，Vs为噪声源电压，Is为噪声源电流。

在这里请记住，平行的布线间会发生串扰。顺便提一下，如果布线是正交结构，则杂散电容和互感都会显著减少。

串扰的危害

串扰可能是数据进行高速传输中最重要的一个影响因素了，它是一个信号对另外一个信号耦合所产生的一种不受欢迎的能量值。

根据麦克斯韦定律，只要有电流的存在，就会有磁场存在，磁场之间的干扰就是串扰的来源。这个感应信号可能会导致数据传输的丢失和传输错误。所以串扰对于综合布线来说，无疑是个最厉害的天敌。

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