在本章節中，我們將著重於接地中噪聲的產生
，並研究產生共模噪聲的一些機製。
zaishijidianzishebeizhong
，chanshenggongmozaoshengdejizhifeichangfuza。yinci
，bunengtongguojiandandemoxingjinxingchanshi。zhelijieshaodemoxingbaokuodaiyoufuzashuzhideyuanjian


，rufudongjingdianrongliang
，suoyitamenhennanjichengdaoshejizhong。danshi，lejiezhexiejizhiduishejidizaoshengdianzishebeifeichangyouyong。

產生共模噪聲的示例

(1) 當電纜連接到時鍾信號接地時
圖1展示了當20MHz時鍾信號通過5厘米MSL（微帶線）傳輸時，在30MHz到1GHz的頻率範圍內和3米距離處測量噪聲發射。圖 1(a)給出了僅使用一個基板的測量結果，而圖1(b)給出了將兩根25厘米電纜連接到接地的結果。據此可以推論，當電纜連接到接地時， 整體長度為1/2波長頻率（本例中為250MHz）附近
，噪聲發射增大。
因此
，可以說將導體（如天線）連接到PCB的接地會增加噪聲，這與章節5-2中圖5-2-2所示的情形一致。換言之，可以認為共模噪聲被此接地感應到了。
（圖1中的測試使用了MSL兩端均接地的基板。這並非常規MSL的結構。但是，本章節中還是稱其為MSL。）

(2) MSL在接地中也有噪聲
在本測試中
，使用內置3V電池的3厘米×3厘米小型屏蔽罩內的振蕩電路產生了時鍾信號，以便中和除電纜和MSL以外元件所發射噪聲的效果。此設備的外觀如圖1(c)所示。其中的信號發生器也在後續測試中被用作噪聲源。
這裏使用的MSLyulixiangxinhaoxianluleisi。rutusuoshi
，jibanzhengmianhebeimianbianchengdaotongdejiediceng，conggenbenshangfangzhijiedizhongchanshengdianya。zheyangkeyijiashezaoshengshiyounazhongjizhichanshengdema？ruheyizhichanshengdezaoshengne？


[page]電流驅動型模型

(1) 高接地阻抗高導致共模噪聲
在第一個模型中
，我們將研究為什麼會因為高接地阻抗而在接地中產生電壓。此模型被稱為電流驅動型 [參考文獻 5,6]。
圖2表(biao)明(ming)
，當(dang)信(xin)號(hao)來(lai)回(hui)經(jing)過(guo)接(jie)地(di)時(shi)，左(zuo)右(you)接(jie)地(di)中(zhong)因(yin)為(wei)接(jie)地(di)阻(zu)抗(kang)產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)壓(ya)。噪(zao)聲(sheng)隨(sui)著(zhe)接(jie)地(di)阻(zu)抗(kang)的(de)變(bian)大(da)而(er)增(zeng)強(qiang)。而(er)且(qie)，這(zhe)種(zhong)阻(zu)抗(kang)主(zhu)要(yao)是(shi)由(you)有(you)接(jie)地(di)模(mo)式(shi)的(de)電(dian)感(gan)產(chan)生(sheng)的(de)。

(2) 接地線很細時
圖2表明，當接地不是接地麵而是很細的接地線時，接地電感增加。產生噪聲也會增強。
圖3給出了當圖1中的MSL替換為接地較窄的基板時的測量結果。相比圖1
，可以發現噪聲顯著增強，而且噪聲發射的速率遠遠超過了 CISPR22的限值。此電平接近章節2-4（天線直接連接到數字電路）中得到的電平。這表明接地都可能成為一個主要的噪聲源。
這種基板表示不良接地。同樣地
，噪聲很多的接地可以被稱為髒接地。




(3) 接地模式作為偶極子天線
這時我們可以假定連接到接地的電纜作為偶極子天線運作，如圖4(a)所示。我們也可以認為，流經此天線的電流類似於圖4(b)中所 示(shi)的(de)電(dian)流(liu)，其(qi)中(zhong)一(yi)部(bu)分(fen)信(xin)號(hao)電(dian)流(liu)為(wei)形(xing)成(cheng)繞(rao)路(lu)的(de)成(cheng)分(fen)，經(jing)過(guo)浮(fu)動(dong)靜(jing)電(dian)容(rong)量(liang)卻(que)不(bu)直(zhi)接(jie)經(jing)過(guo)信(xin)號(hao)線(xian)下(xia)麵(mian)的(de)接(jie)地(di)。同(tong)樣(yang)地(di)，當(dang)電(dian)流(liu)在(zai)不(bu)同(tong)於(yu)原(yuan)路(lu)徑(jing)的(de)路(lu)徑(jing)上(shang)流(liu)動(dong)時(shi)，就(jiu)會(hui)變(bian)成(cheng) 共模噪聲的來源。[page]
通過在旁路中加入電纜和接地，此模型可以擴展並變為類似於圖5中的模型。圖5中的模型解釋了在電纜中流動的共模電流是如何產生的，參見章節5-2中圖3(b)。



(4) 減少共模噪聲
隨著電流和接地阻抗的增加

，電流驅動型中的共模噪聲增強。因此，要抑製共模噪聲，可以:
(i)降低接地阻抗
•接地線為平板狀
•在基板下放置金屬板（稱為接地層）並加強接地
•靠攏接地與信號線（以增加信號線和接地之間的互感）
•縮短接地線路（縮短返回電流的路徑
，必須縮短信號線）
(ii)減少電流
•增加負載阻抗
•使用濾波器去除不需要的高頻率範圍成分
(i)中所述措施指的是加強接地。
但是，如圖1中的簡單測試所示，即使是在信號線下麵使用具有穩定接地層的MSL，仍會產生少量的共模噪聲。這是因為
，隻要沒有極其大的接地麵，就會產生細微的電感。[page]

電壓驅動型模型

(1) 在無流動電流情況下產生噪聲
zaidianliuqudongxingmoxingzhong，yinweitongguojiedidedianliuliudongerchanshengdianya。yinci，zaimeiyouliudongdianliushiyinggaijiubuhuichanshengzaosheng。danshi，zaizhenshidianzishebeizhong

，jishixinhaoxianqianmianmeiyoulianjierenheyuanjian，yehuipinfandichanshenggongmozaosheng。huanyanzhi，jishimeiyoudianliuliudong
，yehuiyinshijiadaoxinhaoxianshangdedianyaerchanshengzaosheng。
例如，圖1中的測試移除了負載（50Ω終端）。圖6顯示了阻止電流流經信號線時噪聲的變化。(a)表示有負載的情形，而(b)表示無負載的情形。沒有負載時，噪聲減弱。但是
，仍有220MHz噪聲。這一點無法通過電流驅動型模型清楚地解釋。


(2) 共模電流流經浮動靜電容量
仍然存在的噪聲可通過電壓驅動型模型來解釋。圖7簡化並描述了電壓驅動型 [參考文獻 5,6]。
danglianggepingxingdaotilianjiedaozaoshengyuanshi，juyouxiangtongdaotichangdudebufenchengweichuanshuxian。jishidaotiqianweilianjierenheyuanjian，haishihuiyoujiaoshaodianliuliujingxianlujiandefudongjingdianrongliangCDM。但是，因為此電流為普通模式
，噪聲發射會減弱。
但dan是shi
，如ru果guo其qi中zhong一yi個ge導dao體ti變bian長chang，噪zao聲sheng源yuan的de一yi半ban電dian壓ya會hui施shi加jia到dao該gai導dao體ti上shang。這zhe會hui與yu另ling一yi個ge導dao體ti形xing成cheng一yi種zhong偶ou極ji子zi天tian線xian。電dian壓ya驅qu動dong型xing模mo型xing允yun許xu使shi用yong從cong傳chuan輸shu線xian突tu出chu的de導dao體ti以yi這zhe種zhong方fang式shi形xing成cheng天tian線xian。
這時
，在天線中流動的電流會流經浮動靜電容量Cant
，如圖所示。


[page](3) 接地越寬，共模電壓越低
圖7描述了這樣一種機製: 如果將更長的線路作為數字電路的接地
，共模電流會流經數字電路的接地（如圖8(a)所示）。即使信號電流和接地阻抗都非常小，但由於信號線中存在電壓（噪聲源）
，於是產生了電流。
在這種情況下，關於接地中產生的共模噪聲電壓，應該作何考慮？通過改動圖8(a)中的模型
，各信號線和接地都應考慮朝向地線的浮動靜電容量，如圖8(b)所示。施加到此模型接地電容Cgnd的電壓變成共模電壓。
在圖8(b)中
，隨著接地浮動靜電容量Cgnd的增加（也就是說接地尺寸增大）而降低
，信號線的浮動靜電容量Csig的減小，共模電壓變小。一般而言
，如果增大接地尺寸來加強接地，共模噪聲會減少。通過圖8(b)所示模型就可理解這一點。


(4) 共模噪聲流經電纜的機製
如果我們考慮將電纜接至這樣的接地時，可發現共模電流會流經電纜（如圖9所示）。可以假定此模型通過朝向地線的浮動靜電容量回到噪聲源。如 果電纜這樣連接到接地，一部分共模電流（如圖8(a)中箭頭所示）將流過比圖9更大的路徑。一般而言
，將電纜連接到有噪聲的接地會增加噪 聲發射的強度。此模型展示了這個現象背後的機製。
此模型解釋了電纜中流動的共模電流是如何產生的，如章節5-2中圖5-2-3(b)所示。為對應章節5-2中的圖5-2-3，圖8和圖9中電流箭頭的方向相反。但實質上是相同路線。


在電壓驅動型模型中，即使電流不流經信號線或接地
，且沒有接地阻抗
，隻要信號線中存在電壓（噪聲源），共模電流就會流經浮動靜電容量。[page]

(5) 減少共模噪聲
為有效減少電壓驅動型中的共模噪聲（接地中產生電壓），需要增加Cgnd同時降低Csig也可以通過降低圖7和圖8中的Cant來減少噪聲電流。下麵是有效達到這個目的的具體方法:
(i)穩定接地電勢
•擴大接地且為平板狀（增加Cgnd）
•靠攏信號線和接地（降低Csig）
•縮短信號線，避免不必要的突出（降低Cant和Csig）
(ii)降低電壓
•降低驅動電壓
•使用濾波器去除不需要的高頻率範圍
•在有浮動噪聲源（散熱器）時連接到接地
(iii)降低噪聲源的浮動靜電容量Cant
•避免誤將有強烈噪聲的元件靠近導線和金屬。
大多數噪聲抑製技術與電流驅動型模型中使用的技術一樣。

(6) 通過加強接地抑製噪聲
在如圖1所示的噪聲測試中，可以觀察到同時連接了電流驅動型噪聲和電壓驅動型噪聲。
無論采用哪種模型，降低和穩定接地阻抗都是非常重要的。例如，圖10給出了通過將MSL的寬度延長到50毫米加強接地得到的噪聲測量結果。如果您使用多層基板等搭建一個足夠大的接地層，可通過這種方式抑製共模噪聲。

(7) 使用EMI靜噪濾波器抑製噪聲
即使基板接地不良，也可以使用合適的EMI靜噪濾波器消除噪聲，從而抑製共模噪聲。
圖11給出了使用具有圖3中不良接地的基板時在時鍾信號（噪聲源）中使用π型EMI靜噪濾波器的示例。盡管此濾波器用於普通模式，但可以將其布置在噪聲源後麵（在轉換為共模之前），congeryouxiaoyizhigongmozaosheng。cishi，haibixujinkenengdijiangdizaoshengyuanhelvboqizhijiandejiedizukang。duiyuciceshieryan
，jinzaizaoshengyuanhelvboqizhijianshiyongMSL。
如果能在真實電子設備中以這種方式找到噪聲源，即使基板接地不良，也可使用普通模式EMI靜噪濾波器來抑製噪聲。