简易4模型，弄懂如何控制容性耦合串扰

一 前言

在产品的EMC设计中，对PCB和物理结构的EMC评估，是非常重要的一环，往往还具有决定性作用。一个比较优秀的设计，应该可以较大程度地避免干扰电流流过产品内部电路，并将其导向大地。而容性耦合串扰在整个干扰路径中起着决定性作用，而线间寄生电容在容性串扰中又起着关键作用。本文通过4个不同的模型，来看看不同环境下，对线间寄生电容的影响？以此为PCB设计带来参考意义。

二 模型介绍

1.相邻层印制线平行布线

这种模型主要是分析两条印制线形成的平板电容，其实在实际中，一般情况下的印制线宽是没有PCB的厚度大的，更不太可能两条走线有很大长度的平行布局，所以可以看出光从顶层和底层来看，线间电容是很小的。 不过此模型可以做一些延伸：

1. 将印制线看作平面时面积就较大了，这时模拟地和数字地；电源走线和数字地；电源走线和模拟地；多对数字信号和地，它们之间的寄生电容就会比较大。所以应该避免不希望产生耦合的平面之间的平行布线。

2. 多层板时，当PCB厚度一定时，层数越多，相邻两层的厚度就会很小，这时一般的印制线宽也会有比较大的电容，所以应避免相邻层平行布线。

2.没有地平面的PCB中相邻两条印制线间电容

此模型在实际中主要是在单面板中，其实可能也存在于多层板的相邻层间，因为不可能每层都有相邻的大面积参考层。由数据图看出，起决定性作用的因素是线间距，与线宽关系不大。至于PCB厚度，由于这个基本是个定量，所以可以不用着重考虑。在PCB布线时，不希望有串扰的两个信号，避免靠近和平行走线。
3.带一层地平面两条PCB印制线间电容（微带线）

此模型在双面板和多层板比较常见，相比没有地平面的情况有两点大不同：

1. 在相同线距情况下，线宽开始起着很大的作用，线宽越宽，电容越大。

2. 曲线变化非常陡峭，此时线距有着更大的影响。

其实增加地平面后，不仅仅降低了线间寄生电容，而且C2与C3（C2<<C3）形成的分压可以降低串扰。所以，增加地平面有利于降低容性串扰耦合。
4.双层地平面时线间寄生电容（带状线）

此模型在实际中存在于多层板和带屏蔽的多芯线缆，或者带金属屏蔽罩的布线可以参考。由曲线可以看出，带双层地平面的情况下，对于线间寄生电容和串扰的控制具有更大的作用。对于一些需要高度隔离的信号线，应该采取此类措施。

三 结语

以上四个模型在我们设计PCB时有着重要的参考意义，在实际中，无论是单层、双层、多层板中，这四种模型都会存在，不会独立存在。要将元器件、走线、线缆、平面都看成是其中的元素。我们无法完全避免耦合，却可以通过设计减小耦合，以及思考这些模型对于干扰路径分析的意义。