在線纜設(shè)計中，最大的困擾恐怕是串擾問題，本文就將介紹一種能最大限度減少線纜設(shè)計中串擾的方法。

正如采用絕緣體隔離的任何其它導體一樣，任何相鄰布線的兩條電線都會在其之間產(chǎn)生電容。根據(jù)所用的線規(guī)和絕緣體材料，大部分標準帶狀線纜及電線會在電線之間產(chǎn)生10 至50 pF/ft 的電容，如下圖 1 所示。

圖 1 帶狀線纜中相鄰電線間的電容

由于信號會相互干擾，兩條信號線之間的電容會引起信號延遲、噪聲耦合或瞬態(tài)電壓。

圖 2 是電纜電容在通用雙線開漏通信總線中引起大量瞬態(tài)電壓的實例。右圖是“開始”命令與左圖前幾個時鐘脈沖的放大圖。

圖 2 帶狀線纜的電容耦合

使用三英尺長的線纜路由兩個相鄰通信信號時，會出現(xiàn)圖 2 中的結(jié)果。這會導致兩個信號間的電容超過 50pF。

由于該電容的存在，在一個信號產(chǎn)生變化時，可導致另一個信號產(chǎn)生電壓瞬變。其產(chǎn)生的原因是，當一個信號電平發(fā)生變化時線纜電容需要瞬態(tài)電流在信號間流動。

靜態(tài)信號上出現(xiàn)的瞬態(tài)電壓強度取決于線纜電感以及信號驅(qū)動器提供所需瞬態(tài)電流的能力。在這種情況下，由于耦合引起的瞬態(tài)電壓非常高，超過了可導致數(shù)據(jù)損壞的邏輯電平閥值，因此通信無法成功進行。

在信號間安放一根或多根 GND 線，會減少其間的電容，如圖 3 所示。這種方法可降低信號間的電容，但同時會導致來自每個信號的 GND 電容。GND 電容會引起信號延遲與數(shù)字邊界環(huán)繞，但只要影響不太嚴重，通常不會導致通信故障。

圖 3 采用 GND 分離信號

圖 4 顯示了在我對其進行修改 — 在信號線之間添加兩個 GND 信號后的通信信號效果。改動后信號間電容降至約 10pF。這樣，瞬態(tài)電壓得到了顯著降低，通信獲得了成功。

圖 4 通過降低電容實現(xiàn)成功的通信

在設(shè)計線纜、電線以及 PCB布線設(shè)計方案時要注意雜散電容耦合的影響。在需要較長線纜的應(yīng)用中，應(yīng)選擇電容較低的線纜，并通常需要在兩個可能相互耦合的信號間加入一個或多個 ac GND 信號。