串扰,也称为串音干扰,是指由于线路之间的电磁耦合导致的信号和噪声的传播。串扰可以引起信号质量下降、数据错误和系统性能受限,因此在高速数字设计和高密度电路布局中需要特别关注和管理。
在通信系统中,特别是模拟通信时代,“串音”一词直观地描述了这种现象。当两根导线(包括印刷电路板上的薄膜布线)独立存在时,它们之间理论上不应有电气信号或噪声的相互影响。然而,当两根导线平行布置时,由于线间存在的杂散(寄生)电容和互感,就会产生干扰。因此,串扰也可以被理解为一种感应噪声。
线间的耦合主要包括两种形式:由杂散(寄生)电容引起的电容性(静电)耦合,以及由互感引起的电感性(电磁)耦合。这些耦合效应会导致干扰,影响系统的正常运行。
为了形象地说明这两种耦合现象,可以使用简化的等效电路图来表示。电容性耦合的等效电路中,杂散电容并联在干扰源和受影响的线路之间,而电感性耦合的等效电路中,互感器串联在干扰源和受影响的线路之间。
在设计和布局电子系统时,工程师需要采取多种措施来减少串扰的影响,例如增加导线间的距离、使用屏蔽、采用差分信号技术、优化布线和层序、降低信号频率,以及使用绞合线等方法。通过这些方法,可以有效地管理和控制串扰,确保电子系统的稳定性和可靠性。
串扰的产生机理:
串扰通常发生在并行运行的信号路径之间,如多根紧邻的电线或印刷电路板(PCB)上的紧密布线。当一个导体上的信号发生变化时,由于电磁场的相互作用,它会在相邻的导体上诱导出电流或电压波动。这些波动可能表现为噪声,对邻近线路的正常信号传输产生干扰。
串扰是现代电子和通信系统中不可避免的问题,它可能导致信号品质下降和数据传输错误。通过合理的设计、布线技术和材料选择,可以显著地减少串扰的影响。有效的串扰管理对于确保高速数字系统的可靠性和性能至关重要。
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