许多人发现串扰很难理解。也许这是因为它有一些不寻常的特点：

1：它有两个不同的根本原因；

2：这些原因产生两个不同的信号；

3：这两个信号在相反的方向流动；

4：这些信号可以互相影响；

5：这两个信号有明显的不同的形状；

6：作为偶和长度的功能，这些形状表现不同；

7：两个形状中没有一个像“入侵者”信号那样首先导致串扰！

除了这几个小点外，串扰是很容易理解的！让我们来一起看看。首先，让电路板上有串扰，我们必须至少有两条轨迹。其中之一是驱动信号，驱动信号耦合。我们称之为入侵轨迹。另一个（或另外几个）轨迹接受耦合信号（串扰）。我们称之为受害轨迹。一条轨迹既是入侵轨迹又是受害轨迹，这在实际电路板上是可能的，尽管我们通常单独分析这些影响。

耦合度和耦合发生的长度相关。轨迹正交，那么耦合长度就很短。正交的轨迹通常不会产生串扰。因此，串扰仅涉及（或多或少）相互平行且比较接近的轨迹。这才被真正称为耦合长度。耦合长度可能只是轨迹总长度的一部分。

两个根本原因

当一条电线或轨迹上的信号和另外一条电线或轨迹耦合时形成串扰。由于直流信号不发生耦合，我们立刻就能知道串扰一定是一个交流效应。这是导线或轨迹周围的电磁场导致的耦合（见注1）。

电磁场由两部分组成，电场和磁场。这两个场密切相关，但仍然不同，有不同的效果。把电场看作是导致电、电荷，或电容耦合效应。这种效应是由信号的电荷（电子）成分组成的。磁场是当电流通过轨迹时产生的。不断变化的电流会导致磁场变化。变化的磁场会导致磁性或电感，耦合到一个相邻的轨迹上（见注2）。入侵信号的变化的本质是导致串扰耦合的原因。

因此，我们有两个独立的（串扰）信号元件耦合到受害轨迹上，一个电荷组分和一个磁性组分。 以上是第一点。

两个不同的信号

回想一下，电流是电子的运动（流动）（见注3）。电子是一个带电的粒子。同性相斥，异性相吸。举例来说，如果你把一个带点例子移动到一个电容板上，一个同性的电子被电容板上另一个同性的电子排斥。同样，如果把一个带电粒子在轨迹上移动，相邻轨迹上的同性电子就会被那个带电粒子排斥。同性电子在所有方向上都受到排斥，但是它们被制约在导电轨迹上，它们在两个方向上都移动，远离那个排斥它们的粒子。这些受排斥的电荷形成了电流，在两个方向上流动，远离那个排斥它们的电荷。

这说明了两个重要点。首先，串扰就是我们所说的一个点的概念。也就是说，它发生在沿轨迹上的一个单一点上（或多个点同时）。我们可以（并）独立分析多个点。我们称这个点为“耦合点”。当驱动信号沿轨迹传播下来时，耦合点就和它一起移动。因此，受害轨迹中的驱动信号在某个时间是一点。其次，电荷耦合电流在两个方向上同时流动，远离耦合点。由于垂直的轨迹（一般）不会产生串扰（只有平行轨迹会），这两个方向既不是和入侵信号同向，也不是反向。和入侵信号同向流动的耦合信号被称为向前串扰，流动在反向的信号称为向后串扰。

还有一个电感耦合串扰信号。它总是在导致它产生的电流（即入侵信号）的反方向流动。在某种意义上，这个电感耦合信号就像是一个变压器的耦合次级电流一样。

以上是第二点和第三点。两个耦合效应（电容和电感）产生两个独立的电流。两个电流中的一个向后流动，另一个在两个方向（向前和向后）流动，远离耦合点。

相互作用

独立的电流是附加的。在向前方向，我们有一个电容耦合电流，和入侵信号同向流动，一个电感耦合电流和入侵信号反向流动。这些数量大致相同，而且往往相互抵消。事实上，在一定条件下，它们的确是完全相互抵消的。

如果轨迹周围的环境是同质的（即，统一的），在向前方向的两个组分完全相互抵消，没有向后串扰电流。带状环境（统一的介电系数）就是这样的一个环境。在一个带状环境实红，没有向后串扰电流的担忧。

在微带环境条件下就不同。例如，轨迹下有一个电介质，在轨迹上有焊料包覆、保型涂层和空气介质。在微带环境中，两个向前串扰组件不会相互抵消，耦合产生了一个向后串扰电流。然而，这两个组分倾向于抵消，由此产生的向前串扰电流通常都很小。在一般情况下，我们不用担心前向串扰对电路板电流影响，除非耦合长度过长，或在一些非常特殊的条件下。

在后退方向上，两个串扰组分加在一起，形成一个后退的串扰电流。如果电路板上有串扰问题，通常都是后退串扰。

以上是第四点。在本系列的第2部分中，我们将谈论不同形状特征的向前和向后串扰，以及为什么在故障排除中分析串扰很难。

Notes

 

1. While not strictly correct, it is not too wrong to say that if the coupled trace is close by we have crosstalk, if it is further away we have EMI. Both effects are caused by electromagnetic coupling, which is itself caused by the electromagnetic field around the aggressor trace.

2. This is Faraday’s Law of Magnetic Induction.

3. See my column “What is Current And Why Do We Care?”