电子计价秤外接显示装置的串扰问题分析

　　一、问题的提出

　　在进行电子计价秤产品电磁兼容性监督检验的工作中，我们发现外接 (LED 或 LCD) 显示装置的电子计价秤相比内置显示装置的同类产品具有较差的电磁兼容性能，表现在抗干扰性 (EMS)较弱、电磁干扰 (EM)I 较强等。在验证两类产品具有类似的电源结构、电路板设计及结构设计后，可以明确，这类电磁干扰问题是由于显示装置连接方式不同造成的。

　　传统的电子计价秤将显示装置设置于键盘区的附近。为方便购销双方明确称重及计费情况，现在很多的电子计价秤有了外置读数的功能，即将显示设备抬高于秤体或用线缆连接至便于读数的地方，如图 1 所示。

　　通常连接线缆采用扁平带状线，在使用连接线缆且初期缺乏设计的时候，电子计价秤外联显示装置会带来串扰问题。

　　二、串扰分析

　　串扰是由扁平带状线的公共阻抗耦合引起的。考虑图 2 中的 2 个简单电路。每个电路都有自己的电压源、信号线和负载，它们有共同的信号返回电流电缆。如果该电缆的阻抗是 0，那么每个电路负载电阻上的电压只和电源电压有关。可是，共享的电缆上有微小阻抗，这就会造成在回路 2中的负载电阻RL2上会有由于回路1 中信号带来的电压，反之亦然。

　　　　该现象称为串扰，一般定义为，以 dB 表示的串扰 =20log(接收电路 2 中的耦合电压 / 电路 1 中的信号电压)，在图 2 中即：

　　该公式提供很好的串扰估值，在可能的多信号返回路径的复杂结构中应用极为简单。

　　三、应用举例与应用

　　以实际应用中的例子来说明，图 3 所示电子计价秤所用的20cm 长，9 线带状电缆承载 8 位数据总线 (8 条数据线，1 条回流线)。在 2.0MHz时，电缆中的每条线单位长度电阻是 1.1Ω/m。如果每条数据线都由10Ω 的信号源驱动，并端接50Ω电阻至公共返回线，我们可得出每 2 条线之间由于 2.0MHz公共阻抗引起的串扰大小。

　　由于各条线类似，我们可以开始设置任一条线的信号源打开，其余的关闭，源回路中的电流是，

　　流经负载电阻 RL1之后，电流通过带状电缆电阻或通过其余 7 条负载和源电阻流回到信号源中。返回线电阻是 R_wire=0.2×1.1=0.22 (Ω)

　　其余 7 条负载和源电阻并联电阻值是：

　　因此几乎所有 (98%) 的源电流通过带状电缆的 返 回 线 上 流 回 。 在 返 回 线 上 的 电 压 降 是VRET=I1R_wire。

　　由于电压分配，在其他数据线上的串扰电压是：