公共阻抗耦合gydF4y2Ba
如果您曾经注意到当大型家用电器启动时,灯会闪烁,那么您对常见阻抗耦合有一定的经验。当源电路和受害电路共用部分各自的电流路径时,就可能发生共阻抗耦合(也称为传导耦合)。gydF4y2Ba
考虑图1中所示的两个简单电路。每个电路都有自己的信号源、信号线和负载,但它们都共用一根信号线作为信号返回电流。如果共享线的阻抗为零,则每个电路的负载电阻上的电压只取决于该电路的源电压。然而,共享导线中的少量阻抗会导致电压交叉出现gydF4y2BaRgydF4y2BaL2gydF4y2Ba当电路1中有信号时,反之亦然。gydF4y2Ba

图1:两个电路共享一个共同的信号返回。gydF4y2Ba
这种现象被称为gydF4y2Ba相声gydF4y2Ba.串扰是一个术语,通常用来描述两个靠近的电路或系统之间的无意电磁耦合。虽然没有公认的量化串扰的标准,但它通常表示为受害电路中的耦合电压与源电路中的信号电压之比。在这种情况下,我们将串扰计算为,gydF4y2Ba
(1)gydF4y2Ba
或者,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(2)gydF4y2Ba
为了计算电路2中由于电路1中的信号而产生的串扰,我们设gydF4y2BaVgydF4y2BaS2gydF4y2Ba= 0,并确定比值gydF4y2BaVgydF4y2BaRL2上gydF4y2Ba/ VgydF4y2BaRL1gydF4y2Ba.应用基尔霍夫电压定律(KVL)到电路2电流回路,我们有gydF4y2Ba
(3)gydF4y2Ba
设置gydF4y2BaVgydF4y2BaS2gydF4y2Ba= 0时,可将式(3)改写为gydF4y2Ba我gydF4y2Ba2gydF4y2Ba在这方面gydF4y2Ba我gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(4)gydF4y2Ba
注意的是,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba1gydF4y2Ba= VgydF4y2BaRL1gydF4y2Ba/ RgydF4y2BaL1gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba我gydF4y2Ba2gydF4y2Ba= VgydF4y2BaRL2上gydF4y2Ba/ RgydF4y2BaL2gydF4y2Ba时,我们可以将式4表示为负载电阻上的电压,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(5)gydF4y2Ba
相声现在可以表示为,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(6)gydF4y2Ba
例4-1:计算两个50欧姆电路之间的串扰gydF4y2Ba
对于图1中的电路,设gydF4y2BaRgydF4y2BaS1gydF4y2Ba= RgydF4y2BaL1gydF4y2Ba= RgydF4y2BaS2gydF4y2Ba= RgydF4y2BaL2gydF4y2Ba= 50欧姆,并假设信号返回线的电阻为100毫欧姆。相声就是,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(7)gydF4y2Ba
换句话说,电路1中5伏的信号电压会在电路2中产生5毫伏的噪声。gydF4y2Ba
一般来说,对于实际的共阻抗耦合情况,共回路的阻抗将远小于任一电路的负载阻抗。否则,返回路径会严重衰减信号。在大多数情况下,估计信号返回路径上的电压下降要快得多,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(8)gydF4y2Ba
在上面的例子中,gydF4y2Ba我gydF4y2Ba信号gydF4y2Ba是gydF4y2Ba我gydF4y2Ba1gydF4y2Ba,即有意电流。一旦我们估计gydF4y2BaVgydF4y2Ba受潮湿腐烂gydF4y2Ba,我们可以使用KVL来确定该电压在受害电路的负载电阻中所占的比例。在这种情况下,gydF4y2Ba
(9)gydF4y2Ba
相声是,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(10)gydF4y2Ba
这种方法通常产生非常好的串扰估计,并且更容易应用于具有许多可能的信号返回路径的复杂配置。gydF4y2Ba
例4-2:带状电缆的共阻抗耦合gydF4y2Ba
图2所示的20厘米9线带状电缆携带8位数据总线(8根数据线和1根返回线)。在2.0 MHz频率下,电缆中每根线单位长度的电阻为1.1欧姆/米。如果每条数据线由一个10欧姆的电源驱动,并以一个50欧姆的电阻终止于公共返回线,计算任意两条数据线之间的串扰,这是由于2.0 MHz的公共阻抗耦合造成的。gydF4y2Ba

图2:9线带状电缆上的8位数据总线gydF4y2Ba
由于这个问题的对称性,我们可以从打开任何一个源和关闭其他源开始。在这种情况下,源电路中的电流为,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(11)gydF4y2Ba
流过负载电阻后,gydF4y2BaRgydF4y2BaL1gydF4y2Ba时,电流可通过带状电缆电阻或通过其他7个负载和电源电阻返回到电源。回线的电阻为,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(12)gydF4y2Ba
通过另外7个源电阻和负载电阻并联的路径电阻为,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(13)gydF4y2Ba
因此,几乎所有(98%)的源电流将通过带状电缆中的返回导体返回。通过返回导体下降的电压将是,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(14)gydF4y2Ba
通过电压划分,在任何其他负载电阻上出现的电压将为,gydF4y2Ba
(15)gydF4y2Ba
因此,相声可以表示为,gydF4y2Ba
.gydF4y2Ba(16)gydF4y2Ba
如果将9线带状电缆替换为10线带状电缆,并将多出的一根线作为额外的信号返回,则公共返回路径的电阻减少一半。这将使串扰减少2倍(即6 dB)。在这种情况下,总串扰将是-49 - 6 = -55 dB。提供额外的返回导体将进一步减少串扰。gydF4y2Ba
请注意,信号的频率从未出现在这个串扰计算中。除了共享阻抗依赖于频率之外,共阻抗耦合与频率无关。在低频(千赫或更低),导线的阻抗与频率无关,串扰的水平也与频率无关。在高频(MHz及更高),由于集肤效应,导线的电阻将与频率的平方根成正比。在这种情况下,串扰也会随着频率的平方根而增加;然而,常见的阻抗耦合不太可能是高频的主要耦合机制。gydF4y2Ba