Chương 10 :Nhiễu Xuyên âm
10.1. Nhiễu xuyên âm thuật và nghịch
Giả sử chúng ta có hai đường mạch gần nhau (hình 10-1). Dòng điện chạy trên một đường (chúng ta gọi đường này là đường xâm lược (aggressor) hoặc đường dẫn (driven)). Đường mạch đó sẽ ảnh hưởng lên đường ở gần nó (được gọi là đường nạn nhân (victim)) và tạo ra hai tín hiệu nhiễu khác nhau. Một tín hiệu nhiễu sẽ chạy trong đường nạn nhân cùng chiều với với dòng dẫn. Còn tín hiệu nhiễu khác sẽ chạy trên đường nạn nhân theo chiều ngược lại. Hai dòng điện này có tính chất khác nhau và có tầm quan trọng trong mạch của chúng ta.
Hình 10-1: Có hai nguyên nhân gây nhiễu xuyên âm, ảnh hưởng theo kiểu tụ điện và điện cảm, cái gây ra hai loại nhiễu xuyên âm là xuyên âm thuận và nghịch
Giả sử một dòng điện chạy trên đường dẫn (hình 12-1) và giả sử một electron đi qua điểm xác định X. Các electron là những điện tích âm. Bởi vì các điện tích cùng dấu thì đẩy nhau, các electron ở dọc đường nạn nhân sẽ bị đẩy hoặc đẩy đi xa điểm X. Chúng sẽ di chuyển thea cả hai hướng (như mũi tên 3), bởi vậy sẽ có cả thành phần tiến và lùi. Ta nhận thấy rằng đặc điểm này giống như các tụ điện (các electron chạy trên một mặt sẽ đẩy các electron ở các mặt khác) bởi vậy nó thường được gọi là điện dung gây nhiễu xuyên âm (capacitively coupled crosstalk).
Dòng điện chạy theo hướng như mũi tên trên đường dẫn sẽ tạo ra một trường điện từ xung quanh đường dây. Trường điện từ này sẽ giao cắt với đường nạn nhân và một dòng điện cảm ứng được sinh ra theo chiều ngược nằm trên nó. Nguyên lý này tương tự như nguyên lý làm việc của máy biên áp và trong motor cũng như máy phát điện. Trên thực tế, chúng ta có thể coi đường dây dẫn và đường nạn nhân tương đương như quận dây sơ cấp và thứ cấp của một máy biến áp đơn giản. Dòng điện cảm ứng (2) luôn có chiều ngược với dòng dẫn. Chúng ta gọi dòng cảm ứng này là inductively coupled crosstalk.
Chú ý rằng cả hai loại nhiễu xuyên âm trên đều phụ thuộc vào sự thay đổi của dòng điện dẫn. Sẽ không có xảy ra nến như không có (hay là có dòng điện một DC) trên đường dây dẫn. Dòng điện thay đổi càng nhanh (hay là có tần số càng cao) thì ảnh hưởng giữa các đường càng lớn. Có vẻ như trực giác cho ta thấy rằng khoảng cách
các đường mạch càng nhỏ thì ảnh hưởng càng lớn. Chúng ta có hai cách để giảm nhiễu xuyên âm: giảm sự biến thiên của tín hiệu và tăng khoảng cách giữa các đường.
Chú ý rằng cả hai loại nhiễu xuyên âm (capacitively and inductively coupled crosstalk) đều có khuynh hướng tăng cường chính nó theo chiều ngược. Cả hai đều tạo ra các thành phần chạy theo chiều ngược. Nhưng chúng lại có khuynh hướng loại trừ lẫn nhau theo chiều thuận. Capacitively coupled crosstalk tạo ra một thành phần chạy cùng chiều với dòng điện dẫn, nhưng inductively coupled crosstalk chạy theo chiều ngược lại. Các thành phần này sẽ triệt tiêu lẫn nhau, đặc biệt là trong môi trường stripline. Cảm nhận này cho ta một luật thiết kế: Nếu như nhiễu xuyên âm là một vấn để thì hãy cố gắng để các đường dây quan trọng ở môi trường stripline.