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回流是如何干擾信號(hào)的?

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

【導(dǎo)讀】說(shuō)實(shí)話,這個(gè)問(wèn)題也對(duì)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(hào)之間的干擾,比如平面的上下走線重疊,回流路徑一樣時(shí)。通常會(huì)有這么幾種回答!
 
1.趨膚效應(yīng)導(dǎo)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(hào)才會(huì)出現(xiàn)明顯的趨膚效應(yīng)。看來(lái)這個(gè)解釋并不合理。
 
2.信號(hào)在介質(zhì)中傳遞,電磁場(chǎng)的耦合才會(huì)造成串?dāng)_;
 
這個(gè)說(shuō)法沒(méi)錯(cuò),但是還是不能解開(kāi)心中對(duì)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(yàn),搭建一個(gè)拓?fù)淙鐖D1所示:
拓?fù)? width=
圖1
 
環(huán)路1由一個(gè)DC1.0V供電,表示我們的受干擾線,電流表1測(cè)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(cè)量路徑2上的電流。
 
電流表3測(cè)量回流路徑上的電流。
 
這樣一個(gè)結(jié)構(gòu),得到的結(jié)果是如何呢?如圖2所示:
結(jié)構(gòu)
圖2
 
可以看到,我們的被干擾源就是一個(gè)干凈的直線,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?cè)谕粋€(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(hào)質(zhì)量了呢?當(dāng)然是會(huì)影響的。
 
其實(shí)在圖1的實(shí)驗(yàn)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(dāng)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(zhuǎn)移阻抗的。讓我們模擬實(shí)際情況再看看圖3:
【導(dǎo)讀】說(shuō)實(shí)話,這個(gè)問(wèn)題也對(duì)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(hào)之間的干擾,比如平面的上下走線重疊,回流路徑一樣時(shí)。通常會(huì)有這么幾種回答!  1.趨膚效應(yīng)導(dǎo)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(hào)才會(huì)出現(xiàn)明顯的趨膚效應(yīng)。看來(lái)這個(gè)解釋并不合理。  2.信號(hào)在介質(zhì)中傳遞,電磁場(chǎng)的耦合才會(huì)造成串?dāng)_;  這個(gè)說(shuō)法沒(méi)錯(cuò),但是還是不能解開(kāi)心中對(duì)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(yàn),搭建一個(gè)拓?fù)淙鐖D1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,電流表1測(cè)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(cè)量路徑2上的電流。  電流表3測(cè)量回流路徑上的電流。  這樣一個(gè)結(jié)構(gòu),得到的結(jié)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,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?cè)谕粋€(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(hào)質(zhì)量了呢?當(dāng)然是會(huì)影響的。  其實(shí)在圖1的實(shí)驗(yàn)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(dāng)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(zhuǎn)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(shè)我們的地平面是有1Ω電阻的。(當(dāng)然這是為了實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)際上地平面阻抗并不會(huì)有這么大),結(jié)果如圖4: 4 圖4  是的,干擾出現(xiàn)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(zhuǎn)移阻抗的存在,導(dǎo)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(hào)的,也就是我們所說(shuō)的地彈。[】
圖3
 
這時(shí)候我們假設(shè)我們的地平面是有1Ω電阻的。(當(dāng)然這是為了實(shí)驗(yàn)效果,實(shí)際上地平面阻抗并不會(huì)有這么大),結(jié)果如圖4:
圖4
 
是的,干擾出現(xiàn)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(zhuǎn)移阻抗的存在,導(dǎo)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(hào)的,也就是我們所說(shuō)的地彈。
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