本章话题:

串扰 天线长度 端接 阻抗匹配 。讲的是走线本身的物理特性。

2.4.1 🧲 串扰 (Crosstalk):相邻走线互相”喊话”

两根走线平行走一段距离,就会互相影响。

Example

🅒 **容性耦合:**源端上升 → 受害端也跟着上升。

🅘 感性耦合:源端上升 → 受害端往下走。

📊 大多数串扰是容性的。

🎯 串扰大小 ∝ (平行距离 × 频率 × 电压幅度) / (受害线阻抗 × 分离距离)

📋 抑制串扰的方法:

  • 🛡️ 让「吵的线」远离其他信号。
  • ⬇️ 让「可能被干扰的线」下方有返回地(降阻抗 → 降低感应电压 → 减小辐射面积)。
  • 🚫 别把噪声大的走线放在板边。
  • 🧶 几根「吵的线」扎成一束,两边用地线包夹。
  • 🧹 “安静的线”远离连接器、晶振、继电器、继电器驱动等噪声源。

晶振附近的串扰最坑:

任何不相关的器件 都要离晶振至少 1 英寸 (≈ 25 mm)

2.4.2 📏 天线因子:走线长度上限

标准需要警惕的最小长度
FCC 民用≥ 1/10 波长
军标≥ 1/20 ~ 1/30 波长
汽车/消费 双层板≥ 1/50 波长

📻 对 FM 频段 (≈ 100 MHz) 来说,超过 4 英寸 (≈ 10 cm) 的走线就开始要小心。更长的走线必须加某种形式的端接,否则会振铃。

2.4.3 🧩 端接方式对比

CMOS 是一种欠阻尼工艺,意思是它天生爱振铃。所以任何满足以下条件之一的走线都得端接:

  • 📏 超过 1 英尺 (≈ 30 cm)。
  • 🔌 接到离开屏蔽箱的线缆上。
  • 🔁 已经看到振铃。
方式功耗元件数是否引入延迟推荐场景
并联 (Parallel)1高速总线末端
戴维宁 (Thevenin)2高速总线
串联 (Series)1🥇 MCU 系统首选
交流 (AC)2时钟线
有源 (Active)1驱动器内置

推荐:

MCU 系统最划算的是 串联电阻 —— 便宜、好调、最适合压差模噪声。

2.4.4 ⚡ 输入端的阻抗匹配

CMOS 输入脚的等效模型:

MOS Buffer Simplified Schematic 图 11 —— CMOS 输入脚的等效电路:5~40 nH 串联电感 + 5 pF 并联电容 + 5 MΩ 到衬底。

看出来了吧 —— 输入脚是高阻的。如果不匹配,就会振铃甚至振荡。解决办法还是在驱动器那一端串联电阻,把驱动器的输出阻抗抬到和走线 + 高阻输入相匹配的水平。

💡 **开路线 (比如到开关的那根线)**建议加上上拉/下拉电阻 —— 虽然按下时会多耗一点电,但其他时候阻抗低,受噪声影响小。

🧠 小测验