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回流是如何干擾信號的?

發(fā)布時(shí)間:2015-05-05 來(lái)源:陳德恒 一博科技 責任編輯:sherry

【導讀】說(shuō)實(shí)話(huà),這個(gè)問(wèn)題也對高速先生造成了困擾。一直都會(huì )有人問(wèn)回流的交疊是否會(huì )造成信號之間的干擾,比如平面的上下走線(xiàn)重疊,回流路徑一樣時(shí)。通常會(huì )有這么幾種回答!
 
1.趨膚效應導致電流并沒(méi)有相交;
 
但是在1.2mil的銅厚的情況下,10MHz以上的信號才會(huì )出現明顯的趨膚效應??磥?lái)這個(gè)解釋并不合理。
 
2.信號在介質(zhì)中傳遞,電磁場(chǎng)的耦合才會(huì )造成串擾;
 
這個(gè)說(shuō)法沒(méi)錯,但是還是不能解開(kāi)心中對電流走在同一條路徑上時(shí),會(huì )不會(huì )造成相互之間干擾的問(wèn)題。
 
讓我們來(lái)做以下實(shí)驗,搭建一個(gè)拓撲如圖1所示:
拓撲
圖1
 
環(huán)路1由一個(gè)DC1.0V供電,表示我們的受干擾線(xiàn),電流表1測量路徑1上的電流。
 
環(huán)路2由一個(gè)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(gè)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(gè)干凈的直線(xiàn),雖然環(huán)路1和環(huán)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(shí)這不就是基爾霍夫定律嗎。
 
有人會(huì )試圖從電磁場(chǎng)的角度來(lái)否定基爾霍夫定律在這里的正確性,“回流路徑也會(huì )產(chǎn)生電磁場(chǎng),這些電磁場(chǎng)會(huì )與其他的回流路徑相互影響”。但事實(shí)上是,回流路徑與回流路徑之間是沒(méi)有耦合途徑的,他們在同一個(gè)平面上,沒(méi)有容性耦合,也沒(méi)有感性耦合。
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那么是否回流就不會(huì )影響我們的信號質(zhì)量了呢?當然是會(huì )影響的。
 
其實(shí)在圖1的實(shí)驗中,筆者討了個(gè)巧,將地平面各個(gè)短路點(diǎn)之間的阻抗當成了0,但實(shí)際上,地平面的各個(gè)不同的點(diǎn)之間是有轉移阻抗的。讓我們模擬實(shí)際情況再看看圖3:
【導讀】說(shuō)實(shí)話(huà),這個(gè)問(wèn)題也對高速先生造成了困擾。一直都會(huì )有人問(wèn)回流的交疊是否會(huì )造成信號之間的干擾,比如平面的上下走線(xiàn)重疊,回流路徑一樣時(shí)。通常會(huì )有這么幾種回答!  1.趨膚效應導致電流并沒(méi)有相交;  但是在1.2mil的銅厚的情況下,10MHz以上的信號才會(huì )出現明顯的趨膚效應??磥?lái)這個(gè)解釋并不合理。  2.信號在介質(zhì)中傳遞,電磁場(chǎng)的耦合才會(huì )造成串擾;  這個(gè)說(shuō)法沒(méi)錯,但是還是不能解開(kāi)心中對電流走在同一條路徑上時(shí),會(huì )不會(huì )造成相互之間干擾的問(wèn)題。  讓我們來(lái)做以下實(shí)驗,搭建一個(gè)拓撲如圖1所示: 1 圖1  環(huán)路1由一個(gè)DC1.0V供電,表示我們的受干擾線(xiàn),電流表1測量路徑1上的電流。  環(huán)路2由一個(gè)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(gè)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(gè)干凈的直線(xiàn),雖然環(huán)路1和環(huán)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(shí)這不就是基爾霍夫定律嗎。  有人會(huì )試圖從電磁場(chǎng)的角度來(lái)否定基爾霍夫定律在這里的正確性,“回流路徑也會(huì )產(chǎn)生電磁場(chǎng),這些電磁場(chǎng)會(huì )與其他的回流路徑相互影響”。但事實(shí)上是,回流路徑與回流路徑之間是沒(méi)有耦合途徑的,他們在同一個(gè)平面上,沒(méi)有容性耦合,也沒(méi)有感性耦合。  那么是否回流就不會(huì )影響我們的信號質(zhì)量了呢?當然是會(huì )影響的。  其實(shí)在圖1的實(shí)驗中,筆者討了個(gè)巧,將地平面各個(gè)短路點(diǎn)之間的阻抗當成了0,但實(shí)際上,地平面的各個(gè)不同的點(diǎn)之間是有轉移阻抗的。讓我們模擬實(shí)際情況再看看圖3: 3 圖3  這時(shí)候我們假設我們的地平面是有1Ω電阻的。(當然這是為了實(shí)驗效果,實(shí)際上地平面阻抗并不會(huì )有這么大),結果如圖4: 4 圖4  是的,干擾出現了。這個(gè)干擾并不是來(lái)自于回流路徑之間的電流耦合,而是來(lái)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(jīng)地平面時(shí),造成地平面并不是一個(gè)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(shuō)的地彈。[】
圖3
 
這時(shí)候我們假設我們的地平面是有1Ω電阻的。(當然這是為了實(shí)驗效果,實(shí)際上地平面阻抗并不會(huì )有這么大),結果如圖4:
圖4
 
是的,干擾出現了。這個(gè)干擾并不是來(lái)自于回流路徑之間的電流耦合,而是來(lái)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(jīng)地平面時(shí),造成地平面并不是一個(gè)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(shuō)的地彈。
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