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電子計價秤扁平連接線串擾問題分析
【摘 要】 針對電子計價秤產品電磁兼容性檢驗過程中發現的由于外接顯示裝置帶來的串擾問
題，本文分析了由于扁平帶狀線共阻抗耦合帶來的串擾問題，進行了實例應用，并提出增加附加返
回線路降低串擾的解決方法。
一、問題的提出
在進行電子計價秤產品電磁兼容性監督檢驗的工作中，我們發現與外接（LED或LCD）顯示
裝置的電子計價秤相比內置顯示裝置的同類產品具有較差的電磁兼容性能，表現在抗干擾性（EMS）
較弱、電磁干擾（EMI）較強等。在驗證兩類產品具有類似的電源結構、電路板設計及結構設計后，
可以明確，這類電磁干擾問題是由于顯示裝置連接方式的不同所造成。
傳統的電子計價秤將顯示裝置設置于鍵盤區的附近。為方便購銷雙方明確稱重及計費情況，現
在很多的電子計價秤有了外置讀數的功能，即將顯示設備抬高于秤體或用線纜連接至便于讀數的地
方，如圖1所示。
圖1 外接顯示裝置示意圖
通常連接線纜采用扁平帶狀線，在使用連接線纜且初期缺乏設計的時候，電子計價秤外聯顯示
裝置會帶來串擾問題。
二、串擾分析
串擾是由扁平帶狀線的共阻抗耦合引起的。考慮圖2中的2個簡單電路。每個電路都有自己的
電壓源、信號線和負載，它們有共同的信號返回電流電纜。如果該電纜的阻抗是0，那么每個電路
負載電阻上的電壓只和電源電壓有關。可是，共享的電纜上有微小阻抗，這就會造成在回路2中的
負載電阻上會有由于回路1中信號帶來的電壓，反之亦然。 2LR
圖2 公共信號回路的2個電路
該現象稱為串擾，一般定義為，以dB表示的串擾=20log10（接收電路2中的耦合電壓/電路1中
的信號電壓），在圖2中即
2221101020logSRLRLVVXtalkV=
=
為了計算電路1中信號造成電路2中的串擾，我們設20SV=，并算出比率。在回路
2中應用基爾霍夫電壓定理（KVL），得出
2/
RLRLVV
2222212()SSLRETVIRIRIIR++++=
設，可根據20SV=1I得到2I，
2122RETSLRETRIIRRR=
++
其中的111及
，上式可根據通過負載電阻的電壓來表示
21222RLRETRLLSLRETLVRRRRRR.
=
++
串擾即可表示為
22101012220log20logRLRETLRLSLRETLVRVRRR=
++
圖2電路中如果112250SLSLRRRR====，信號返回線電阻為100mΩ，那么串擾為
21100.15020log6050500.150talkXd==
++
換言之，回路1中的5V信號電壓將造成回路2中5mV的噪聲電壓。
一般在公共阻抗耦合情況下，公共返回路徑阻抗比任一回路的負載阻抗小得多。否則返回路徑
將極大地衰減信號。上述公式可簡化為
221102220logRETLSLLRRXtalkRRR≈
+
該公式提供很好的串擾估值，在可能的多信號返回路徑的復雜結構中應用極為簡單。
三、應用舉例與應用
以實際應用中的例子來說明，圖3所示電子計價器所用的20cm長，9線帶狀電纜承載8位數
據總線（8條數據線，1條回流線）。在2.0MHz時，電纜中的每條線單位長度電阻是1.1Ω/m。如果
每條數據線都由10Ω的信號源驅動，并端接50Ω電阻至公共返回線，我們可得出每2條線之間由
于2.0MHz公共阻抗引起的串擾大小。
圖3 9線帶狀電纜上的8位數據總線
由于各條線類似，我們可以開始設置任一條線的信號源打開，其余的關閉，源回路中的電流是
111RLLVIR=
流經負載電阻之后，電流通過帶狀電纜電阻或通過其余7條負載和源電阻流回到信號源中。1LR
返回線電阻是 0.21.10.22()wireR=×=Ω
其余7條負載和源電阻并聯電阻值是
2710500.228.6()
77SLwireRRRR.
++++
===
因此幾乎所有（98%）的源電流通過帶狀電纜的返回線上流回。在返回線上的電壓降是
。 1RETwireVIR=
由于電壓分配，在其它數據線上的串擾電壓是
271150500.1810501050RLRETwireVVIR.≈==
++
因此串擾可表示為
1027110110.1820log20log4950RLRVIXtalkdBVI.....
===....
....
如果帶狀電纜由10線取代9線，多出的一條線作為附加的信號返回線，那么公共返回路徑的
電阻減半。這會導致串擾除以系數2（即減小6dB）。該情況下，總的串擾為-49-6=-55dB。提供更
多的附加返回線路將會更多降低串擾。注意在計算中從未出現信號頻率。除了共享返回線阻抗與頻
率相關外，公共阻抗耦合是與頻率無關的。在低頻（kHz級或更低）時，線阻抗與頻率無關，串擾
亦然。在高頻（MHz或更高）時，線阻抗由于集膚效應與頻率的平方根成正比。此時，串擾也與
頻率的平方根成正比。
四、結論
在日常檢測電子計價秤電磁兼容性能的時候，發現由于電子計價器的外置顯示裝置造成了諸多
電磁兼容性問題。顯示裝置用非屏蔽電纜連接，不連接時不超標，一旦連接，即造成晶振諧振頻率
上的超標。在電纜線上套上磁環，或用錫紙屏蔽且接地，均沒有明顯效果。這種干擾是由于線纜間
串擾造成的，由于外接線纜采用扁平帶狀線，本文分析了扁平帶狀線由于共阻抗耦合帶來的串擾問
題，進行了實例應用，并提出增加附加返回線路降低串擾的解決方法。
