預(yù)習(xí)思考題

你在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，PCB上的信號(hào)地與金屬機(jī)箱連接嗎，你根據(jù)什么決定他們?cè)鯓舆B接？

PCB板上的信號(hào)地與屏蔽機(jī)箱的連接方式之所以會(huì)影響機(jī)箱的電磁屏蔽效能，主要是因?yàn)镻CB板上的信號(hào)地的電流會(huì)有一部分分流到金屬機(jī)箱的面板上。

如果金屬機(jī)箱上有孔洞、縫隙之類的導(dǎo)電不連續(xù)部位，這些部位就會(huì)產(chǎn)生電磁輻射。這個(gè)道理與孔洞、縫隙的電磁泄漏相同，只不過(guò)在那里，面板表面的電流是電磁場(chǎng)感應(yīng)出來(lái)的，這里是由PCB直接注入的。

在建造屏蔽室時(shí)，如果兩塊金屬板之間的焊縫沒(méi)有焊好，就會(huì)產(chǎn)生電磁泄漏。因此，屏蔽室完成后，在外部裝修之前，需要對(duì)每個(gè)焊縫進(jìn)行檢查。

一種方法就是，從屏蔽室的某個(gè)面（例如頂面）的對(duì)角位置注入一個(gè)交流電流，然后用一個(gè)電磁場(chǎng)泄漏探頭沿著焊縫檢測(cè)，哪里能夠檢測(cè)到泄漏電磁場(chǎng)，哪里的焊縫就可能有問(wèn)題。

我們用這個(gè)實(shí)驗(yàn)來(lái)觀察地線電流的情況。

這個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，我們并不陌生，在研究共模電流問(wèn)題時(shí)見(jiàn)過(guò)。

左圖是實(shí)驗(yàn)裝置。一個(gè)電路的地線通過(guò)一個(gè)點(diǎn)，或者兩個(gè)點(diǎn)與金屬機(jī)箱的面板連接。我們觀察流過(guò)機(jī)箱金屬面板的電流。

在電路上有兩個(gè)電流探頭，其中P2檢測(cè)到的是流過(guò)金屬機(jī)箱面板的電流。

右邊的兩個(gè)圖分別是電路一點(diǎn)接地（開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）和兩點(diǎn)接地（開(kāi)關(guān)閉合）時(shí)流過(guò)金屬機(jī)箱面板的電流波形（最下邊的紅色波形）。

可以看到，接地狀態(tài)不同，電流的波形完全不同。因此，面板上有孔洞、縫隙等，他們的電磁輻射也肯定不同。

我們?cè)龠M(jìn)一步分析一下PCB地線接地與機(jī)箱泄漏的關(guān)系。

前面論述了PCB接地狀態(tài)對(duì)機(jī)箱電磁泄漏的影響所產(chǎn)生的機(jī)理，是因?yàn)橐徊糠值鼐€電流被分流到了金屬機(jī)箱的面板上。

這種分流效應(yīng)與什么因素有關(guān)呢？如果了解了影響電流分流的因素，我們就可以通過(guò)控制這些因素，來(lái)減小分流到機(jī)箱上的電流，從而減小泄漏。

圖中，電流I2與電流I3的比值取決于I1-I2回路的阻抗，與I1-I3回路的阻抗，之間的比值。如果I1-I2回路的阻抗遠(yuǎn)小于I1-I3回路的阻抗，則電流I3可以很小。

為了減小I1-I2回路的阻抗，我們應(yīng)該盡量減小I1-I2回路的面積。前面，我們已經(jīng)討論了控制回路面積對(duì)于降低差模輻射的重要性，這里又看到，控制回路面積可以減小地線電流向機(jī)箱面板分流。

另外，當(dāng)電流I2流過(guò)PCB板上的地線時(shí)，會(huì)形成一個(gè)電壓V，這個(gè)電壓也會(huì)在機(jī)箱面板上產(chǎn)生電流，這也是一個(gè)泄漏源。因此，盡量降低PCXB板上地線的阻抗也是十分重要的。

我們把前面的單塊PCB的場(chǎng)合擴(kuò)展到兩塊PCB互連的情況。

如左圖所示。兩塊PCB通過(guò)一根電纜互連，兩塊PCB上的信號(hào)地都與金屬機(jī)箱的面板連接。

這時(shí)發(fā)生的情況與單塊PCB的情況類似，但是往往更加嚴(yán)重。

一方面，由于電纜中的信號(hào)線的回路面積往往比線路板上的信號(hào)回路面積大，因此具有較高的阻抗，這會(huì)導(dǎo)致更多的電流分流到機(jī)箱面板上。

另一方面，互連導(dǎo)線上往往會(huì)有更大的共模電流，這些共模電流也會(huì)經(jīng)過(guò)機(jī)箱面板。

因此，我們?cè)跈C(jī)箱內(nèi)部進(jìn)行電纜的鋪設(shè)時(shí)，要避免電纜跨過(guò)孔洞和縫隙，這會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的泄漏。

右圖是一個(gè)實(shí)際的機(jī)箱內(nèi)部電纜的情況，可以看到大量的電纜跨過(guò)縫隙，這個(gè)機(jī)箱會(huì)產(chǎn)生較嚴(yán)重的電磁泄漏。

前面我們從金屬機(jī)箱對(duì)PCB地線電流的分流的角度分析了PCB接地狀態(tài)對(duì)機(jī)箱泄漏的影響。

PCB接地的位置對(duì)機(jī)箱的泄漏也會(huì)有一定的影響。具體情況如下。

如圖所示，一塊PCB上面外拖了一條電纜，這根電纜穿過(guò)機(jī)箱。

可以看到PCB上有兩個(gè)可以接地的位置，一個(gè)是接地點(diǎn)1，另一個(gè)是接地點(diǎn)2.。由于PCB板上的地線噪聲電壓，當(dāng)PCB在接地點(diǎn)1接地時(shí)，電纜上的共模電流會(huì)比在接地點(diǎn)2接地時(shí)更大，因此，導(dǎo)致的電磁泄漏也更大。

電纜上的共模電流會(huì)導(dǎo)致三種電磁泄漏。

第一種，如圖中所示的，電纜上的共模電流通過(guò)面板形成回路，如果面板上的孔洞、縫隙，就會(huì)產(chǎn)生泄漏。

第二種，電纜穿過(guò)機(jī)箱面板，產(chǎn)生輻射發(fā)射。

第三種，這根電纜的旁邊，有另外的穿過(guò)機(jī)箱面板的電纜，由于空間耦合的作用，使另外的電纜也產(chǎn)生更強(qiáng)的輻射。如右圖所示，在一個(gè)面板上，往往會(huì)有很多電纜。

請(qǐng)大家記住一個(gè)PCB設(shè)計(jì)規(guī)則，這就是PCB應(yīng)該在連接I/O電纜的位置設(shè)置接地點(diǎn)。