干货！村田EMI静噪基础小课堂（二）

屏蔽指的是通过用如图1-9所示的金属板或其他保护装置封闭目标物体，把周围的电磁场排除在外。

尽管屏蔽的效果通常取决于所用材料的传导性、导磁率和厚度，但用铝箔等极薄的金属板会令常规电子设备的噪声抑制更有效果。您必须意识到电子设备的噪声抑制效果会因形成外壳的连接方法（间隙、接触阻抗等）而异，而与材料规格无关。

在散热所用的屏蔽罩上制作开口时，限制每个开口的超大尺寸比限制开口的总面积更加重要。如图1-10所示，如果存在细长的开口或狭缝，这个部分可以起到狭缝天线的作用（特别是图中的长度l超过了波长1/2时的高频范围），且无线电波可以进出屏蔽罩。为了避免这样，应保持每个开口较小。由此看来，带许多小孔的板材（例如冲孔的金属和延展的金属）是很好的材料，既有利于通风，又有利于屏蔽。

滤波器(图1-11)指的是一个元件或功能，在导体中流动的电流内，可以让必需的成分通过，而消除不想要的成分。尽管噪声分流到了图1-12所示的接地，但噪声能量会被这些元件内部吸收，或返回到噪声源（增加阻抗）。

因为噪声往往分布在如图1-13所示的相对较高的频率范围内，所以电子设备的噪声抑制通常使用低通滤波器来消除高频成分。可以把电感器（线圈）、电阻和电容等通用元件用作低通滤波器。但是为了完全隔离噪声，可以使用EMI静噪滤波器等专用的元件。EMI静噪滤波器会在本课堂的第6章进行详细说明。

除了这些利用噪声不均匀频率分布的滤波器以外，还有些滤波器是利用压差（变阻器等）或利用传导模式差异（共模扼流线圈等）。除了这些滤波器，变压器、光缆或光隔离器均可用作一种滤波器。尽管某些情况下这些元件可以获得优异的降噪效果，但适用的情形很有限。

滤波器用于通过导体传导的噪声，而屏蔽用于通过空间传导的噪声。但是，因为传导噪声的导体也会用作天线，所以这两类传导也会通过作为天线导体而互相转换。因此，为了完全隔离噪声，需要在一个位置同时使用滤波器和屏蔽。

例如，当屏蔽用于隔离空间传导时，如果如图1-14所示存在一个导体穿过屏蔽，这个导体会拾取屏蔽内的噪声并吸到屏蔽之外，造成噪声发射。因此，使用屏蔽不能完全隔离空间传导。

同样，当滤波器用于隔离导体传导时，通过如图1-15所示的空间传导，在滤波器前后的导线彼此耦合。因此，只用滤波器也无法完全隔离导体传导。

如图1-16所示在一个位置同时使用屏蔽罩和滤波器时，隔离空间传导和导体传导两者将完全消除噪声。

如果噪声源和滤波器之间的导体长度如图1-17所示明显较短，导体作为天线的影响可以忽略，且只用滤波器就可以一定程度消除噪声。因此，如果可以在靠近噪声源的位置使用滤波器，只用滤波器就能实现噪声抑制。

为了有效使用滤波器和屏蔽，通常需要良好接地。

如果滤波器内存在内置的旁路电容，接地会成为噪声电流返回噪声源的通道，如图1-18所示。您需要考虑保持此元件具有很低的阻抗。如果对地阻抗如图1-19(a)所示一样大，由于噪声电流，接地会产生电压，因此无法彻底消除噪声。如果这个接地与连接到另一个滤波器的另一条导线共享，接地处产生的电压会通过滤波器电容转回其他线路。

通过接地阻抗耦合的这个噪声类型称为公共阻抗耦合。接地处具有噪声的这个状态也称为共模噪声发生。共模噪声会在后续章节中说明。公共阻抗耦合是造成共模噪声的机制之一。

因为具有内置电容的滤波器效果容易受到相连接地状况的影响，所以需要使用具有低阻抗的稳定接地。

屏蔽也需要接地。

静态屏蔽必须连接到接地，原则上是外部接地（零电压）。由于被屏蔽电场中的变化而使连接到接地的导线中有电流，所以导线必须低阻抗。

许多情况下，使用屏蔽的电缆时，屏蔽层也会成为已流过内部导体电流的回路（例如同轴电缆的外部导体）。因此，需要连接到可以返回此电流的接地处（屏蔽信号时，连接到电路接地）。

类似图1-19的情形，噪声已经引导到大地时，如果屏蔽连接到接地，屏蔽延长，然后就像天线一样从接地发出噪声，可能会增加噪声。连接屏蔽时，需要选择电压稳定、阻抗低的接地。

外壳屏蔽罩实际上是相对良好的接地。如果有一个屏蔽罩盖住了整个电子设备，则这个屏蔽罩本身就可能是噪声抑制的良好接地，即使未与大地相连（如果放电电流因需要抑制静电或其他电流而排放到大地，则需要接地）。因此，我们称这个接地为外壳屏蔽接地。

这个外壳屏蔽接地也可以用作屏蔽电缆的接地。但是，为了把这个屏蔽罩用作上述信号的回路，需要用电路接地进行连接。因此，如果外壳屏蔽接地和电路接地已经隔离，则连接会变复杂。

图1-20显示了屏蔽电缆接地连接的示例。

如上所述，有必要连接到稳定的接地，增强滤波器和屏蔽罩的效果。此外，当使用盖住了整个设备的屏蔽罩时，这个屏蔽罩本身可以用作稳定的接地。因此，屏蔽通常具有稳定接地的功能。

如果有导线穿过这个屏蔽罩，如图1-14所示提供了一个孔允许噪声进出屏蔽罩，会使屏蔽罩接地不稳定。这种情况下，可以在这根导线中使用滤波器阻止噪声进出，因此可以稳定屏蔽罩接地。

如上所述，合适的屏蔽罩和滤波器可以作为稳定的接地，因此屏蔽罩、滤波器和接地之间有互相协助的关系。

除上述屏蔽罩接地之外，电路接地也是接地类型，且经常会感应出比屏蔽罩接地更多的噪声电压。这种接地称为“稳定接地”。与此相反，未感应到噪声的接地称为“不稳定接地 ”。

较为理想的是连接屏蔽罩或滤波器的模块接地。但是，需要电路接地连线来返回信号回流，或把噪声电流返回到噪声源点。如果电路接地不稳定，应通过减少电路接地的阻抗，提供沿着电路板的接地层，或连接外壳屏蔽接地，尽量降低噪声电压。

通过以这种方式降低电压来稳定接地噪声的操作称为“接地加强”。用屏蔽罩盖住一部分电路板有助于接地加强。图1-21显示了接地加强的一些方法。

把电缆连接到屏蔽罩时，连接滤波器可防止噪声通过电缆进出。这个滤波器的接地会在电路板上形成。但是，为了稳定接地，经常被连接到屏蔽罩接地，而不是电路接地。因此，在连接电缆的区段处经常会形成与屏蔽罩接地连接的滤波器接地。此处，我们称这个接地为“滤波器接地”。

通常，滤波器接地不仅连接到屏蔽罩接地，而且连接到电路接地，以便把电路内生成的噪声返回到噪声源。这种情况下，同时还起到了电路接地的接地加强作用。使用屏蔽的电缆时，屏蔽层可以连接到滤波器接地。这种情况下，必须以极低的阻抗将其连接到屏蔽罩接地，因为屏蔽电缆的效果会因滤波器接地的质量而异。

图1-22 显示了滤波器接地的示例。关于屏蔽罩接地，最重要的是以极低的阻抗保持滤波器接地。

尽管第1-4-2节已经阐述了滤波器的接地要以低阻抗连接到噪声源（关于电路接地），图1-22显示了优先连接到屏蔽罩接地。这是因为实际上很难以低阻抗返回噪声源，因为电缆的连接点通常远离噪声源。此外，其他电路的噪声因电路接地不稳定的情况较多，即使连接低阻抗滤波器接地，也很难提升效果。

因此，当在接近噪声源的位置处为单个电路使用滤波器时，如1-4-2节所述把滤波器连接到电路接地。但是，当噪声源很远（例如在接线盒处）且需要考虑两个以上噪声源时，要实现此连接会很困难。一个实用的技巧是在接线盒处使用滤波器，如图1-22所示可以找到屏蔽罩接地等稳定的接地，并连接滤波器接地。