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回流是如何干擾信號的?

發布時間:2015-05-05 來源:陳德恒 一博科技 責任編輯:sherry

【導讀】說實話,這個問題也對高速先生造成了困擾。一直都會有人問回流的交疊是否會造成信號之間的干擾,比如平面的上下走線重疊,回流路徑一樣時。通常會有這么幾種回答!
 
1.趨膚效應導致電流并沒有相交;
 
但是在1.2mil的銅厚的情況下,10MHz以上的信號才會出現明顯的趨膚效應。看來這個解釋并不合理。
 
2.信號在介質中傳遞,電磁場的耦合才會造成串擾;
 
這個說法沒錯,但是還是不能解開心中對電流走在同一條路徑上時,會不會造成相互之間干擾的問題。
 
讓我們來做以下實驗,搭建一個拓撲如圖1所示:
拓撲
圖1
 
環路1由一個DC1.0V供電,表示我們的受干擾線,電流表1測量路徑1上的電流。
 
環路2由一個100MHz的AC1.0V供電,表示我們的干擾源,電流表2測量路徑2上的電流。
 
電流表3測量回流路徑上的電流。
 
這樣一個結構,得到的結果是如何呢?如圖2所示:
結構
圖2
 
可以看到,我們的被干擾源就是一個干凈的直線,雖然環路1和環路2在回流路徑上電流交疊,但是他們相互之間并不影響。其實這不就是基爾霍夫定律嗎。
 
有人會試圖從電磁場的角度來否定基爾霍夫定律在這里的正確性,“回流路徑也會產生電磁場,這些電磁場會與其他的回流路徑相互影響”。但事實上是,回流路徑與回流路徑之間是沒有耦合途徑的,他們在同一個平面上,沒有容性耦合,也沒有感性耦合。
[page]
那么是否回流就不會影響我們的信號質量了呢?當然是會影響的。
 
其實在圖1的實驗中,筆者討了個巧,將地平面各個短路點之間的阻抗當成了0,但實際上,地平面的各個不同的點之間是有轉移阻抗的。讓我們模擬實際情況再看看圖3:
【導讀】說實話,這個問題也對高速先生造成了困擾。一直都會有人問回流的交疊是否會造成信號之間的干擾,比如平面的上下走線重疊,回流路徑一樣時。通常會有這么幾種回答!  1.趨膚效應導致電流并沒有相交;  但是在1.2mil的銅厚的情況下,10MHz以上的信號才會出現明顯的趨膚效應。看來這個解釋并不合理。  2.信號在介質中傳遞,電磁場的耦合才會造成串擾;  這個說法沒錯,但是還是不能解開心中對電流走在同一條路徑上時,會不會造成相互之間干擾的問題。  讓我們來做以下實驗,搭建一個拓撲如圖1所示: 1 圖1  環路1由一個DC1.0V供電,表示我們的受干擾線,電流表1測量路徑1上的電流。  環路2由一個100MHz的AC1.0V供電,表示我們的干擾源,電流表2測量路徑2上的電流。  電流表3測量回流路徑上的電流。  這樣一個結構,得到的結果是如何呢?如圖2所示: 2 圖2  可以看到,我們的被干擾源就是一個干凈的直線,雖然環路1和環路2在回流路徑上電流交疊,但是他們相互之間并不影響。其實這不就是基爾霍夫定律嗎。  有人會試圖從電磁場的角度來否定基爾霍夫定律在這里的正確性,“回流路徑也會產生電磁場,這些電磁場會與其他的回流路徑相互影響”。但事實上是,回流路徑與回流路徑之間是沒有耦合途徑的,他們在同一個平面上,沒有容性耦合,也沒有感性耦合。  那么是否回流就不會影響我們的信號質量了呢?當然是會影響的。  其實在圖1的實驗中,筆者討了個巧,將地平面各個短路點之間的阻抗當成了0,但實際上,地平面的各個不同的點之間是有轉移阻抗的。讓我們模擬實際情況再看看圖3: 3 圖3  這時候我們假設我們的地平面是有1Ω電阻的。(當然這是為了實驗效果,實際上地平面阻抗并不會有這么大),結果如圖4: 4 圖4  是的,干擾出現了。這個干擾并不是來自于回流路徑之間的電流耦合,而是來自于我們地平面本身由于有轉移阻抗的存在,導致回流流經地平面時,造成地平面并不是一個完美的0電平。  回流就是這樣干擾我們的信號的,也就是我們所說的地彈。[】
圖3
 
這時候我們假設我們的地平面是有1Ω電阻的。(當然這是為了實驗效果,實際上地平面阻抗并不會有這么大),結果如圖4:
圖4
 
是的,干擾出現了。這個干擾并不是來自于回流路徑之間的電流耦合,而是來自于我們地平面本身由于有轉移阻抗的存在,導致回流流經地平面時,造成地平面并不是一個完美的0電平。
 
回流就是這樣干擾我們的信號的,也就是我們所說的地彈。
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