串擾,也稱為串音干擾,是指由于線路之間的電磁耦合導致的信號和噪聲的傳播。串擾可以引起信號質量下降、數據錯誤和系統性能受限,因此在高速數字設計和高密度電路布局中需要特別關注和管理。
在通信系統中,特別是模擬通信時代,“串音”一詞直觀地描述了這種現象。當兩根導線(包括印刷電路板上的薄膜布線)獨立存在時,它們之間理論上不應有電氣信號或噪聲的相互影響。然而,當兩根導線平行布置時,由于線間存在的雜散(寄生)電容和互感,就會產生干擾。因此,串擾也可以被理解為一種感應噪聲。
線間的耦合主要包括兩種形式:由雜散(寄生)電容引起的電容性(靜電)耦合,以及由互感引起的電感性(電磁)耦合。這些耦合效應會導致干擾,影響系統的正常運行。
為了形象地說明這兩種耦合現象,可以使用簡化的等效電路圖來表示。電容性耦合的等效電路中,雜散電容并聯在干擾源和受影響的線路之間,而電感性耦合的等效電路中,互感器串聯在干擾源和受影響的線路之間。
在設計和布局電子系統時,工程師需要采取多種措施來減少串擾的影響,例如增加導線間的距離、使用屏蔽、采用差分信號技術、優化布線和層序、降低信號頻率,以及使用絞合線等方法。通過這些方法,可以有效地管理和控制串擾,確保電子系統的穩定性和可靠性。
串擾的產生機理:
串擾通常發生在并行運行的信號路徑之間,如多根緊鄰的電線或印刷電路板(PCB)上的緊密布線。當一個導體上的信號發生變化時,由于電磁場的相互作用,它會在相鄰的導體上誘導出電流或電壓波動。這些波動可能表現為噪聲,對鄰近線路的正常信號傳輸產生干擾。
串擾是現代電子和通信系統中不可避免的問題,它可能導致信號品質下降和數據傳輸錯誤。通過合理的設計、布線技術和材料選擇,可以顯著地減少串擾的影響。有效的串擾管理對于確保高速數字系統的可靠性和性能至關重要。
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