在高频电路中,串音可能是最难理解和预测的知识点,也是工程师最为头疼的设计难点,工程师在设计高频电路时必须采取措施尽量避免串音,以免影响到电路正常运行。
要想避免串音,就必须了解串音是什么,如何产生。
首先,当信号沿着印刷电路板的布线传播时,其电磁波也沿着布线传播,从集成电路芯片一端传到线的另一端,在传播过程中,由于电磁感应,电磁波引起了瞬变的电压和电流。
电磁波包括随时间变化的电场和磁场。在印刷电路板中,实际上,电磁场并不限制在各种布线内,有相当一部分的电磁场能量存在于布线之外,所以,如果有其他线路,当信号沿一根导线传播时,其电场和磁场将会影响到其他线路。根据麦克斯韦尔方程,时变电及磁场会使临近导产生电压和电流,因此,信号传播过程中伴随的电磁场将会使邻近线路产生信号,这样就导致串音。
在印刷电路板中,引起串音的线路通常称为“侵入者”,受串音感染的线路通常称为“受害者”。在任何“受害者”中的串音信号信号都可被分为前向串音信号和后向串音信号,这两种信号部分地由于电容耦合和电感耦合引起,串音信号的数字描述是非常复杂的,但是,如同湖面上的告诉快艇,前向和后向传音信号的某些量化特征还是能被人们所理解的。
高速快艇对水产生两种影响。首先,快艇在船头激起浪花,弧形的涟漪好像随着快艇一起前进;其次,当快艇行驶一段时间后,会在身后留下尝尝的水迹。
这和类似于信号通过“侵入者”时,“受害者”的反应、“受害者”中有两种串音信号:位于侵入信号之前的前向信号,像船头的水和涟漪:落后于侵入信号的后向信号,像船开远后仍在湖中的水迹。