PCB設計抗干擾有哪些方法？
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現在高速高密電路中，串擾問(wèn)題越來(lái)越嚴重。對于電路的抗干擾性能設計，也是很多工程師很頭痛的問(wèn)題，這也是一個(gè)非常復雜的技術(shù)問(wèn)題。對于PCB設計而言，主要做好以下幾點(diǎn)，即可以在很大程度上減少信號受到的干擾。
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/202412/465402.htm1. 增大布線(xiàn)空間距離
設計意義：
增大信號之間的間距可以減少電磁場(chǎng)耦合，降低串擾（Crosstalk）效應。
在高密度設計中，雖然空間有限，但關(guān)鍵信號（如時(shí)鐘線(xiàn)、高速總線(xiàn)）應盡量?jì)?yōu)先分配較大的間距。
補充建議：
對于高速差分對，如LVDS、USB、HDMI等，差分對之間的距離應遠大于差分對內部的線(xiàn)間距（常用3W規則）。
使用布線(xiàn)工具中的串擾分析功能，標記關(guān)鍵布線(xiàn)區域。
串擾是兩條信號線(xiàn)之間的耦合、信號線(xiàn)之間的互感和互容引起線(xiàn)上的噪聲。容性耦合引發(fā)耦合電流，而感性耦合引發(fā)耦合電壓。PCB板層的參數、信號線(xiàn)間距、驅動(dòng)端和接收端的電氣特性及線(xiàn)端接方式對串擾都有一定的影響。
串擾是信號完整性中最基本的現象之一，在板上走線(xiàn)密度很高時(shí)串擾的影響尤其嚴重。我們知道，線(xiàn)性無(wú)緣系統滿(mǎn)足疊加定理，如果受害線(xiàn)上有信號的傳輸，串擾引起的噪聲會(huì )疊加在受害線(xiàn)上的信號，從而使其信號產(chǎn)生畸變。
串擾是由電磁耦合引起的，耦合分為容性耦合和感性耦合兩種。
根據電磁波傳播的自由空間傳播模型，信號的強度隨著(zhù)距離的增加呈平方反比衰減。
串擾是指當信號在傳輸線(xiàn)上傳播時(shí)，因電磁耦合對相鄰的傳輸線(xiàn)產(chǎn)生的不期望
的電壓噪聲。
容性耦合是由于干擾源（Aggressor）上的電壓變化在被干擾對象（Victim）上
引起感應電流從而導致的電磁干擾；
而感性耦合則是由于干擾源上的電流變化產(chǎn)生的磁場(chǎng)在被干擾對象上引起感應電壓從而導致的電磁干擾。因此，信號通過(guò)一導體時(shí)會(huì )在相鄰的導體上引起兩類(lèi)不同的噪聲信號：容性耦合信號和感性耦合信號。
2. 數模信號分區域
設計意義：
數字信號因開(kāi)關(guān)頻率高，噪聲頻譜寬，對模擬信號容易造成干擾。
分區域設計能減少耦合干擾，改善信號完整性和電磁兼容性（EMC）。
補充建議：
數字區域和模擬區域在電路上應物理隔離，并且盡量減少跨區域布線(xiàn)。
如果必須跨區域，則要確?？鐓^域的布線(xiàn)使用單點(diǎn)接地，避免形成地回路。
數字信號電平有較強的抗干擾能力，而模擬信號的抗干擾能力很差。舉個(gè)例子，3V 電平的數字信號，即使接收到 0.3V 的串擾信號，也可以容忍，不會(huì )對邏輯狀態(tài)產(chǎn)生影響。但在模擬信號領(lǐng)域，有些信號極微弱，例如 GSM 手機的接收靈敏度能夠做到-110dBm 的指標，僅相當于 0.7uV 的正弦波有效值。在 LNA 前端即使接收到 uV 數量級的帶內干擾噪聲，也足以使基站接收靈敏度大幅度劣化。這種輕微干擾可能來(lái)自數字控制信號線(xiàn)或電源地線(xiàn)上的細小的噪聲。
從系統的觀(guān)點(diǎn)來(lái)看，數字信號一般只在板上或框內傳送。比如內存總線(xiàn)信號、電源控制信號等，只要保證從發(fā)送端到接收端接收到的干擾不足以影響邏輯狀態(tài)的判別即可。而模擬信號需要經(jīng)過(guò)調制、變頻、放大、發(fā)射、空間傳播、接收、解調等一系列過(guò)程才能被回復。在此過(guò)程之中噪聲不斷地跌價(jià)到信號上，從系統的角度來(lái)講必須保證最終的信噪比滿(mǎn)足要求才能正確解調。最大的干擾來(lái)自空間傳播的衰減和噪聲，為了達到更好的通訊性能，必須盡可能減小板內互連引入的串擾。
因此可以認為，模擬信號對串擾的要求比數字信號高幾十倍，甚至有可能達到幾萬(wàn)倍。
3. 信號網(wǎng)絡(luò )不要穿過(guò)高速I(mǎi)O接口
設計意義：
高速接口的插拔動(dòng)作可能產(chǎn)生瞬態(tài)干擾（如ESD、電磁噪聲），容易耦合到附近的信號。
這類(lèi)干擾隨機性高，難以通過(guò)濾波解決，避免布線(xiàn)是最直接的解決方案。
補充建議：
對于高速I(mǎi)O接口（如USB、RJ45等），可以在接口附近布置必要的保護電路，如靜電抑制二極管。
布線(xiàn)時(shí)保持接口周?chē)?span style="margin: 0px; padding: 0px; border: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important;">保護環(huán)路完整
4. 信號網(wǎng)絡(luò )不要穿過(guò)PTH的電感、電容、晶振
設計意義：
PTH元件（插件元件）會(huì )引入非理想寄生參數（如分布電感和電容），導致信號質(zhì)量惡化，增加反射和噪聲耦合。
晶振等高頻元件周?chē)姶艌?chǎng)強，容易干擾信號的穩定性。
補充建議：
晶振附近的地面必須完整，確保無(wú)“信號穿越”現象，并對關(guān)鍵信號線(xiàn)采取避讓設計。
電容和電感盡量靠近負載放置，減少通過(guò)這些器件的回路長(cháng)度。
5. 包地設計
設計意義：
包地（Guard Trace）能有效減少高速信號的電磁輻射，同時(shí)抑制外界電磁干擾的耦合。
不過(guò)包地設計不當可能導致信號阻抗變化，帶來(lái)反射問(wèn)題。
補充建議：
包地的參考地面需和系統的實(shí)際接地良好連接，不能孤立懸空。
包地設計可以結合差分對布線(xiàn)，使用等距包地，并加密地孔，保證信號穩定。
6. 電源設計
設計意義：
電源的穩定性直接影響整個(gè)電路系統的抗干擾能力。電源噪聲（Ripple/Noise）容易耦合到敏感信號上，導致性能退化甚至故障。
補充建議：
去耦電容的擺放應靠近芯片的電源引腳，同時(shí)在多個(gè)頻段設置不同的電容值（如0.1μF、10nF、1nF）。
設計電源平面時(shí)，避免與信號線(xiàn)交叉布線(xiàn)。
高功率器件的電源布線(xiàn)應避免長(cháng)距離串聯(lián)，優(yōu)先采用“星形供電”或多點(diǎn)分布方式。
7. 地平面設計
設計意義：
地平面為信號提供低阻抗的回流路徑，其完整性直接影響電路的抗干擾性能和信號質(zhì)量。
不完整的地平面會(huì )造成“地彈”效應（Ground Bounce）和信號反射，尤其在高速電路中影響顯著(zhù)。
補充建議：
盡量減少切割地平面，尤其是高速信號回流路徑附近。
數字地和模擬地的分割應清晰明確，并通過(guò)單點(diǎn)連接實(shí)現電勢統一。
對于多層板設計，優(yōu)先將地平面布置在靠近高速信號層的位置，以減小返回路徑的環(huán)路面積。
以上7點(diǎn)是減少干擾、提升抗干擾性能的重要指導原則。在實(shí)際設計中，工程師需綜合考慮信號頻率、布線(xiàn)密度、電源噪聲等多種因素，輔以仿真工具（如SI/PI仿真）進(jìn)行優(yōu)化，最終在板級實(shí)現優(yōu)良的抗干擾性能。
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