雜訊的三扇門
到現在你已經知道雜訊從何而來——第 1 篇那種熱雜訊的本質嘶聲，加上馬達、時脈與無線電的一切外來髒亂——也知道怎麼讓你的接地別用一個第 3 篇的接地迴路把那團髒亂變成哼聲。這篇講的是中間那段旅程：雜訊一旦存在於某條線上，它如何爬上一條根本沒和它相連的鄰線？門只有三扇，而你一旦能說出是哪扇門，就知道該拿哪帖藥。
第一扇門是傳導耦合：雜訊就只是和你共用一條線——一條共用的電源軌、一條共用的接地回流——直接沿著導體本身搭便車進來。這大致就是第 2、3 篇對付的東西，靠去耦電容（那座讓長長供電管不致塌陷的在地水塔）和小心的接地。另外兩扇門更鬼祟，因為兩個電路之間根本沒有任何銅相連。雜訊透過一個場躍過縫隙——不是電場（電容耦合）就是磁場（電感耦合）。這兩種場的握手，正是本篇的核心。
電容耦合：電的握手
任兩塊中間有縫的金屬，不管你有沒有畫，都構成一個小電容——這就是寄生電容，在擁擠的板子上它無所不在。當鄰近的「肇事」線擺動它的電壓，那個雜散電容就做電容永遠在做的事：通過一個與電壓變化快慢成正比的電流。漏過去的電流是 i = Cm times dV/dt，其中 Cm 是線與線之間那幾皮法的寄生電容。注意要緊的是擺動的速度，而非電壓的大小——一個緩慢的 100 V 變化可以無害，而一個快速的 3 V 邏輯邊緣卻很兇狠。
給它套上真實數字。假設兩條 PCB 走線並肩而行，之間 Cm = 1 pF，而肇事線帶著一個 1 ns 內擺動 1 V 的邏輯邊緣——那是 1 V / 10^-9 s = 10^9 V/s 的擺率。注入的電流是 i = 1 pF times 10^9 V/s = 10^-12 times 10^9 = 10^-3 A，整整一毫安的電荷尖波被推進受害者。接下來，受害者自己的阻抗決定了傷害。若受害節點是低低的 50 ohm，那一毫安只造成 50 mV 的小跳；但若它是個高阻抗的 100 kohm 輸入——一個感測器、一個運算放大器的 + 輸入——同樣的一毫安想造出一個巨大的尖波，那條線就劇烈彈跳。這就是為什麼電容耦合專獵高阻抗節點。
解方直接從 i = Cm times dV/dt 這條式子流出來。把線拉開、或讓它們以直角交叉而非平行並走，藉此縮小 Cm（平行的線共享最多面積，因而最多雜散電容）。負擔得起的話，把肇事邊緣放慢。降低受害者的阻抗，好讓注入的電流造出較少電壓。而那帖決定性的解方——在肇事者與受害者之間塞進一片接地導體，讓電場終結在這片屏蔽上、在抵達受害者之前就被掃進地。那道接地的屏障，正是整個屏蔽概念的種子，我們在下面會完整展開。
電感耦合：磁的握手
第二扇場之門，是第一扇的鏡像。肇事線裡變動的電流，在自己周圍纏起一個變動的磁場，而任何被這磁場穿過的鄰近線圈，都會被感應出一個電壓——正是磁性那種飛輪般、不肯讓磁通驟變的抗拒。耦合由兩個迴路之間的互感 M 決定，感應出的受害者電壓是 v = M times dI/dt。電容耦合在意的是電壓擺率，這一個在意的卻是電流擺率——馬達驅動器或交換式穩壓器那種快速切換的供電電流，正是經典的肇事者。
再來數字。設肇事迴路與受害迴路之間的互感 M = 2 nH，並讓肇事電流在 2 ns 內驟變 0.2 A，擺率 0.2 A / 2x10^-9 s = 10^8 A/s。那麼 v = 2 nH times 10^8 A/s = 2x10^-9 times 10^8 = 0.2 V——一個 200 mV 的突波，被變出來，落在一條自己沒帶任何訊號的線上。這裡的關鍵旋鈕是 M，而 M 隨受害迴路的面積增長：一個訊號線去、接地回流線回所圍成的大矩形抓得到大量磁通，細瘦的一個則抓不到多少。把迴路面積最小化，你就從源頭餓死這場磁的握手。
串擾：當兩扇門在板子上相遇
在真實的 PCB 上，兩種場的握手在相鄰走線之間一起發生，肇事訊號漏進受害走線的合併洩漏，就叫串擾。它是耦合的日常面孔：一條快速時脈線對著它旁邊的類比線竊竊私語，一條數位匯流排讓你的 ADC 讀數抖動。底下的表是分辨兩種貢獻的田野指南，因為解方完全取決於哪一種佔上風——而誠實的答案通常是「兩者都有，比例由阻抗決定」。
CAPACITIVE coupling INDUCTIVE coupling
------------ ---------------------- ----------------------
field electric (E) magnetic (B)
driven by dV/dt (voltage swing) dI/dt (current swing)
couples via stray capacitance Cm mutual inductance M
injected i = Cm x dV/dt v = M x dI/dt
worst victim HIGH-impedance node LOW-impedance node,
large loop area
main cures guard/shield, distance, shrink loop area,
cross at 90 deg, twisted pair,
lower node impedance ground plane
aggressor =========================== (fast edge, dV/dt + dI/dt)
| Cm )( M
victim --------------------------- (picks up i and v)
GND plane ########################### (return path right below)串擾的佈線解方，事先做很便宜，事後補很痛。把肇事與受害走線拉開——常見的拇指規則是「3W 法則」，讓邊到邊的間距至少三倍走線寬，能把耦合壓到約百分之一；要誠實：這是準則不是定律，緊密、快速或長距並走的線需要更多。在它們之間放一條接地的護衛走線去攔住電場。最要緊的是，讓那片完整的接地平面在訊號底下保持不被切斷：平面上一道開槽或缺口，會逼回流電流繞路，迴路面積暴脹，一招就把一塊安靜的板子變成串擾兼輻射的問題。
屏蔽、雙絞線，以及用對稱性打敗雜訊
當雜訊飄在空中、而非在隔壁那條走線上時，你築一道牆：一個包住敏感電路的導電外殼，就是法拉第籠。外部電場無法穿透一個封閉導體——場把電荷在殼上推來推去，直到它在內部被抵消——所以金屬盒裡的任何東西都被遮蔽。竅門在封閉這個詞：每一道接縫、開槽與纜線孔都是洩漏處，而一個縫隙對於任何尺寸與它相當的波長，行為就像一根開槽天線。一個帶著長裂縫的屏蔽，可能比沒有屏蔽更糟，因為它會共振。好的屏蔽，講究連續的接縫與接合的蓋子，不下於講究金屬本身。
纜線屏蔽帶出一個微妙、爭論不休的問題：屏蔽該一端接地還是兩端接地？只接一端，它能漂亮地排掉電容耦合的電場，同時切斷那個否則會把 50/60 Hz 哼聲唱進你訊號的接地迴路——這是低頻、高阻抗的音訊與感測器線的正確預設。但單端屏蔽對磁場幾乎無能為力。在高頻時，你往往必須兩端都接，好讓屏蔽電流流動、抵消磁性拾取，並接受那個接地迴路，因為在射頻下迴路的電感無論如何都會掐住哼聲電流。沒有放諸四海皆準的答案；這個選擇，是電與磁兩種威脅之間誠實的取捨。
最優雅的防禦根本不擋雜訊——它讓雜訊自我抵消。把你的訊號以差動方式送出，當作絞在一起的兩條線之差，並讓遠端一個差動放大器（或它精密的表親儀表放大器）去相減它們。因為雙絞線讓兩條線同等地貼近干擾，電容與磁耦合幾乎一模一樣地落在兩條線上——成為一個共模電壓。接收端放大差值、無視共有的部分，而它的共模拒斥比（CMRR）量度它做得多好。100 dB 的 CMRR 把那份共有雜訊衰減 10^5 倍：一個 1 V 的干擾共模晃動，縮成真實訊號上 10 uV 的小跳。這就是為什麼麥克風線、USB、乙太網路與工業感測器迴路全是平衡的雙絞線。
還有一匹主力屬於這裡：鐵氧體磁珠，一個套在線上的小小有損磁芯。它在直流與音訊時看起來像個近乎零歐姆的電阻，到射頻卻變成高電阻，在那裡把不想要的高頻電流轉成一點點熱——正適合用來殺掉騎在纜線或供電線上的雜訊，又不擾動真實訊號。但要注意誠實的限制：磁珠在低頻下毫無作用，它會和附近的電容共振，而且它是 OK 繃，不是良好迴路面積與乾淨接地的替代品。耦合問題在佈線時就決勝負；磁珠、屏蔽與雙絞線，是你用來處理光靠佈線辦不到的那部分——而這正是第 5 篇帶進正式 EMC 與 ESD 測試的精神。