带状电缆串扰 - 事后有解决办法吗?

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2022-01-12 19:59:35

我参与了一个客户在带状电缆中定义引脚的项目,而没有考虑可能的串扰问题。这些信号是 1 MHz 数据信号,没有地线将它们分开。我从未有过串扰的经验,并且对感应毛刺的大小(0.5 到 0.65 伏)感到惊讶。接收端使用的是 74HCxx 线路驱动器(CMOS 开关电平),这会导致数据流出现纯垃圾。客户正在切换到 74HCT 驱动器,试图将输入“高”切换电平移动到故障电平以下,但我有我的担忧。

除了切换到 HCT 零件或只是适当地重新设计电路板以挽救我们所拥有的东西之外,还有什么可以做的吗?

4个回答

您可以更换带状电缆,或将适配器插入更高针数的电缆吗?考虑一下 IDE/ATA 为增加带宽所做的工作——它从 40 线电缆切换到 80 线电缆,电缆内的所有其他电线都连接到连接器内的地线。类似的解决方案可以在这里应用。

或者,您可以降低转换率吗?在 1 MHz 时,您的问题可能不在于信号本身的频率,而在于其快速边沿。发送端的滤波器网络可能会有所帮助。

您可以按原样保留电路板设计,但在电缆的两端制作一个短适配器,并将实际电缆制成非带状电缆(微型同轴电缆,这将是最好的),或者在两者之间使用适当的接地信号线。本质上,您需要制作不同的电缆以适合 IDC 插头(或他们选择的任何板对电缆连接器)。像这样的东西:

在此处输入图像描述

这些信号是 1 MHz 数据信号,没有地线将它们分开。

这很慢,所以首先检查驱动侧是否有源端接电阻。如果有电阻器,您可以增加它们的值以降低压摆率。

如果没有源端接电阻,那么无论驱动该电缆的什么东西,都会在每次电平转换时将惊人的大电流脉冲推入电缆电容,如果没有正确解耦,这将扰乱驱动芯片的电源。因此,检查示波器是否在两个边缘上出现“串扰”,或者只有一个边缘,或者两个边缘上的串扰量不同,检查电缆驱动器的电源,还探测它的 GND 引脚与 GND 平面。尝试翻转一个信号,同时不理会其他信号。如果它从电缆一侧的一根电线以相似的量“串扰”到所有其他电线,那么它不是串扰,而是驱动芯片具有接地反弹或不良去耦,因此您需要修复它。

如果信号是同步的并且您有时钟线,则可以使用时钟时序。如果数据被锁存到接收端的寄存器中,则电平只在设置/保持窗口内很重要。因此,如果您稍微移动时钟以使其在信号稳定后触发,它会有所帮助。除非您也对时钟信号产生串扰,否则在这种情况下它将使时钟加倍,这并不好。

客户正在切换到 74HCT 驱动器,试图将输入“高”切换电平移动到故障电平以下,但我有我的担忧。

是的,但它也会将输入“低”电平降低并使其对噪声更敏感,因此它可能会“修复”一个边缘的串扰,但会在另一边缘恶化!我想如果你的信号是同步的,这可能会起作用,并且它使用从高到低的时钟边沿,但是……嗯……最好使用施密特触发门。

除了切换到 HCT 零件或只是适当地重新设计电路板以挽救我们所拥有的东西之外,还有什么可以做的吗?

在重新设计之前,请确保您确认它是否真的是串扰......或接地反弹或驱动芯片中的不良去耦。

还要确保两块板之间不是由于电流流入 GND 线并在板之间产生电压差而引起的接地反弹。

如果您没有引脚并使用同步信号(带时钟),您可以将 GND 线放在时钟和数据线之间,以防止数据边沿泄漏到时钟中。

事后,你有几个选择:

  1. 使用施密特触发器输入接收器
  2. 使用屏蔽箔带状电缆
    • 编辑:@Duskwolf 有最好的解决方案:我忘记了 80 根电线电缆(高级的时刻)在此处输入图像描述
  3. 以 470 pF 作为起始值终止
  4. 以电缆阻抗 110-120 欧姆对地端接
  5. 终止与驱动器阻抗 ~ 50 欧姆到 Vcc/2 ore equiv pull/down

增加源电阻会减少上升时间,但不会减少串扰,因为串扰电容 Xc/Rs 的阻抗比会随着电流转换速率的降低而上升。

编辑

使用 1m 带状电缆估计 ESL 和 C 的想法证明

这里使用 5 个接近 1MHz 方波但不同的不同信号来获得具有不同源和负载阻抗的混叠串扰。通常我记得,带状电缆是 120 欧姆单端的,这意味着每米的集总电感和电容,但取决于 AWG 和电介质间距。

在此处输入图像描述