改善混合讯号电路的抗噪声性能

    邻近效应是指两根相互邻近、电流流向相反导体相互作用,使得电流集中趋向分布在彼此邻近区域效应,由于集肤效应,交流电电流主要集中在导体表层。
    当两根导体之间距离接近,并且/或者讯号频率增高,邻近效应将会使流经两根相邻导体电流更为接近。产生邻近效应原因,是因为电流总是寻找阻抗最小通路。除其它元素外,阻抗最小通路一般指使环绕导体磁场强度最小通路。直流回流电流会充满整个导体,而交流则不然。所谓阻抗最小通路,就是两根电流方向相对导体所产生磁场相互紧密结合部分,这也是导致两根电流方向相对导体电流互相靠近原因。这使得回流平面导流线被其对应下方反向导流线吸引,使他们相互靠近,就好像回流平面是一根紧靠在流出路径下面传导回流讯号路径。回流平面电流密度随着距离流出讯号路径边缘距离增加而迅速下降。
    回流平面交电电流基本被限制在承载与其对应流出讯号路径下方区域。这就是为什么我们在考虑PCB布线时不需要对接地平面进行分割原因。而且,对接地平面分割会造成严重辐射问题,很多设计者尽管想以代价高昂屏蔽解决这个问题,却徒劳无功。参考平面回流电流紧随其对应流出电流,因此,只要使流出电流路径之间保持足够间距,就可避免回流平面电流之间混合,正是这种回流平面电流混合产生了串扰和噪声。这里所谈论线间距离,是层间间距函数。如果路径边缘之间间距达到承载流出讯号和回流讯号通路之间间距4倍,串扰将会下降到讯号幅度6%以下。
    本文探讨如何将有关邻近效应和集肤效应知识应用于电路板布线和讯号路径中,以尽可能降低噪声对系统影响。讨论其它类型噪声源以及降低这些噪声方法,以最终实现电路中噪声最小化。

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