Кратко: главные физические механизмы — электростатическая (ёмкостная) связь через переменное электрическое поле и электромагнитная (индуктивная) связь через переменное магнитное поле; дополнительно — общие импедансы питания/земли и излучение/приём на высших частотах. Меры минимизации — конструктивные (геометрия, экраны, заземление) и электрические (терминирование, баланс, фильтрация, согласование). Подробно, но сжато:
Механизмы
- Ёмкостная (C‑coupling): переменное напряжение на «агрессоре» создаёт ток через взаимную ёмкость $C_m$:
$$I_c=j\omega C_m{V}_a.$$ Индуцированное напряжение на «жертве» примерно
$$V_{\text{cap}}\approx I_c{Z}_{\text{in}}=j\omega C_m{Z}_{\text{in}}{V}_a,$$ поэтому наводки растут с частотой ($\propto \omega$).
- Индуктивная (M‑coupling): переменный ток создаёт магнитный поток, взаимная индуктивность $M$ даёт наведённое напряжение
$$V_{\text{ind}}=j\omega M{I}_a.$$ Индуктивная связь чувствительна к площади петли и направлениям токов.
- Коэффициент связи:
$$k=\frac{M}{\sqrt{L_1{L}_2}},$$ и для ёмкости аналог — отношение $C_m$ к собственным ёмкостям.
- Общие импедансы и возвратные токи: разрывы или длинные пути возврата увеличивают петлю и усиливают индуктивную связь и излучение.
- На ВЧ важны режимы передачи (дифференциальный vs общимодовый), волновые явления и распространение по слоям платы/кабеля.
Как минимизировать (конструктивно и электрически)
1. Минимизировать взаимную ёмкость и индуктивность
- Увеличить расстояние между трассами: $C_m$ и $M$ быстро падают с ростом расстояния.
- Уменьшить площадь петли для токов (трассы ближе к общей плоскости возврата).
2. Контроль возврата (самый эффективный при PCB)
- Подкладывать непрерывную плоскость земли под трассами; поддерживать кратчайший путь возврата (через виа).
- Частая стяжка/контактные vias у экрана/плоскости.
3. Баланс и дифференциальные сигналы
- Использовать дифференциальные пары с плотным симметричным расположением (поля частично компенсируются). Оставшийся общий режим легче гасится фильтрами/хотчками.
4. Экранирование
- Разделительные экраны/слои земли между соседними трассами или сплошной экран/оплётка для кабелей; экран должен быть надёжно заземлён.
- Driven guard (ведомая шина) снижает ёмкостную наводку, когда экран повторяет потенциал агрессора.
5. Торцевые/серийные элементы и термины
- Серийные резисторы $R_s$ у источника уменьшают $di/dt$ и отражения, понижают индуктивные наводки.
- Правильное согласование и терминирование уменьшают отражения и спектр высоких частот.
6. Фильтрация и компенсация
- Общемодовые дроссели (CM choke) подавляют переводы в общимодовый шум.
- LC/RC фильтры на входах чувствительных цепей.
7. Маршрутизация и компоновка
- Разводить высокоскоростные/высоковольтные трассы от чувствительных.
- Пересекать другие трассы под углом 90° для минимизации длительного параллельного участка.
- При кабелях — скрутка пар (twisted pair) и экранирование; короткий шаг скрутки эффективнее при низких частотах.
8. Материалы и размеры
- Контролировать диэлектрические свойства, толщину диэлектрика (влияет на $C$) и ширину трассы (влияет на $Z_0$ и плотность тока).
9. Проектные правила
- Держать постоянную геометрию дифференциальной пары (расстояние, высота над плоскостью) для согласованного импеданса.
- Ограничить длину параллельного прохождения трасс; если параллельная длина $L_p$ велика, рассматривать экраны/разделение/пересечение.
Короткие формулы‑выводы
- Ёмкостная наводка $\propto \omega C_m$.
- Индуктивная наводка $\propto \omega M$.
- Оба уменьшаются при уменьшении площади петли и при увеличении расстояния между проводниками; дифференциальный режим и непрерывная плоскость земли — наиболее эффективны.
Приоритет действий (быстрее/эффективнее): обеспечить правильный возврат (плоскость земли, via), использовать дифференциальность/экраны, увеличить расстояния/перекрестить под 90°, добавить терминаторы/серийные резисторы и фильтры; при необходимости — общедомовые дроссели и полностью экранированные кабели.