EMC 设计分析方法与风险评估技术
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4.3 电缆、连接器在产品中的位置对共模电流方向与大小的影响

4.3.1 EMC测试与连接器、电缆的关系

EMC测试从连接器电缆开始。表4-1为骚扰测试项目。表4-2为抗扰度测试项目。

表4-1 骚扰测量项目

表4-2 抗扰度测试项目

从上述表格中可以看出,EMC测试的直接对象是电缆及其电缆直接相连的接口。对于EMI测试,产品的EMI骚扰主要是从电缆传导或辐射出来的。对于抗扰度测试,测试干扰主要是从电缆注入的,不管是ESD测试还是辐射抗扰度测试,其主要问题通常还是因为电缆在测试中成了接收干扰的通道。设想一下一个没有任何电缆(包括没有电源线)的产品其对EMC的要求也会大大降低。在实际中也会经常发现:当将设备上的外拖电缆取下来时,设备就可以顺利通过试验,在现场中遇到电磁干扰现象时,只要将电缆拔下来,故障现象就会消失。这是因为电缆不但是一根高效的接收和辐射天线,而且也是干扰与骚扰进出的通道。另外,电缆中的导线传输的距离最长,导线之间存在的寄生电容和寄生互感也最大,导致导线之间发生信号的串扰也最大。

从第2章关于EMC测试技术的描述可以看出,抗扰度测试中的干扰总是以共模方式注入产品各种电缆接口上的;对于ESD测试和辐射抗扰度测试,当测试进行时,电缆无时无刻地都在以共模的形式接收着电磁场的干扰(当然差模干扰也不能被忽略,如环路所引起的干扰);对于传导骚扰和辐射骚扰测试,其难点也在于共模问题。共模问题往往错综复杂,干扰传递路径不明确,而差模干扰问题比较而言相对单一。

随着当今电子系统设计技术及多层板电路设计技术的发展,其时钟频率通常在几十兆赫或几百兆赫,甚至更高,所用信号脉冲的前后沿在亚纳秒范围;信号接口传输速率通常为几十Mb/s或几百Mb/s;电路上振荡速率变得更快(上升/下降时间的dU/dt),电压/电流幅度变得更大。在这种情况下,那些本来可以忽略的寄生电容C中将流过更大的寄生电流I=CdU/dt,这些寄生电流大多数是EMC问题中的共模电流,这使得共模问题将显得更为严峻。例如,尽管在电路设计时为了不产生或不引入干扰,总会将信号的环路设计得最小并做一些必要的差模滤波,但是经容性耦合的噪声干扰总是无时无刻地发生着,一旦在连接器和机壳或地平面之间接入电缆,某些RF共模电压就会出现在电缆上,导致几十微安的RF共模电流就足以超过标准中规定的发射值;或某些干扰(如EFT/B、ESD干扰)就会被引入到电路内,导致几十伏以上的瞬态电压就足以使电路工作不正常。

可见电缆和接口是EMC测试中干扰与被测设备最早发生关系的部分,也是导致电磁兼容问题的最直接的因素,共模问题是EMC测试和设计中最值得关注的问题。

4.3.2 连接器、电缆的EMI分析

1.什么是天线

天线的基本功能是辐射和接收无线电波。发射时,把高频电流转换为电磁波;接收时,把电磁波转换为高频电流。天线的一般原理是:当导体上通以高频电流时,在其周围空间会产生电场与磁场。按电磁场在空间的分布特性,电磁场可分为近区、中间区、远区。设R 为空间一点距导体的距离,λ是高频电流信号的波长,R<<λ/2π的区域称为近场区,在该区内的电磁场与导体中电流、电压有紧密的联系。R>>λ/2π的区域称为远场区,在该区域内电磁场能离开导体向空间传播,它的变化相对于导体上的电流、电压就要滞后一段时间,此时传播出去的电磁波已不再与导线上的电流、电压有直接的联系了,这一区域的电磁场称为辐射场。

辐射发射天线正是利用辐射场的这种性质,使传送的信号经过发射天线后能够充分地向空间辐射。那么,如何使导体成为一个有效辐射体系统呢?这与信号在导体中传输的模型有关,如图4-33(a)所示,若两导线的距离很近,电场被束缚在两导线之间,将信号功率以最小的损耗传送到电路输入端(高频有用信号在产品的印制电路板内部传送时,通常是以传输线的形式传送的),在这种平行双线的传输线上传输的信号只有能量的传输而没有辐射或辐射很小,这种平行的双线传输架构称为传输线架构。传输线的主要任务是有效地传输信号能量,这种传输架构必须保证两线架构对称,线上对应点电流大小相等方向相反(实际传输线架构中,虽然不能做到传输损耗等于零,但是这种辐射也是很小的)。如果要使电磁场能有效通过空间传播出去,即辐射出去,就必须破坏传输线的这种对称性,如采用把两个导体成一定的角度分开,或是将其中一边去掉等方法,都能使导体“对称性”破坏而产生辐射。这样,这种被分开的导线上有交变电流流动时,就可以发生电磁波的辐射,辐射的能力与导线的长度和形状有关。如图4-33(b)所示,将两导线张开,电场就散播在周围空间,因而辐射增强。另外必须指出,这种对称性被破坏的导体,当导线的长度L远小于导体中流动信号的波长λ时,辐射也很微弱;而导线的长度L增大到可与导体中流动信号的波长相比拟时,导线上的电流将大大增加,因而就能形成较强的辐射。图4-33 (c)中,将开路传输或距离终端导体中流动信号的λ/4处的导体成直杆状分开,此时终端导体上的电流已不是反相而是同相了,从而使该段导体在空间点的辐射场同相叠加,构成一个有效的辐射系统。图4-34是天线电压、电流、电场、磁场分布图。这个辐射模型对应到实际需要考虑EMC问题的电子产品中,就是产品发生辐射发射最坏的情况。这是最简单、最基本的单元天线,称为半波对称振子天线。电磁波从发射天线辐射出来以后,向四面传播出去,若电磁波传播的方向上也放一个半波对称振子,则在电磁波的作用下,天线振子上就会产生感应电动势。如此时天线与接收设备相连,则在接收设备输入端就会产生高频电流,这样天线就起着接收作用并将电磁波转化为高频电流,也就是说此时天线起着接收天线的作用。这个辐射接收模型对应到实际需要考虑EMC问题的电子产品中,就是产品中出现辐射抗扰度问题的最坏情况。接收效果的好坏除电波的强弱外,还取决于天线的方向性和半波对称振子与接收设备的匹配。

图4-33 传输线与天线模型

图4-34 天线电压、电流、电场、磁场分布图

天线向周围空间辐射电磁波。电磁波由电场和磁场构成。图4-35为天线中电流方向与电场、磁场方向的关系。

图4-35 天线中电流方向与电场、磁场方向的关系

一般规定:电场的方向就是天线极化方向。一般使用的天线为单极化的。图4-36为两种基本的单极化的情况,垂直极化是最常用的,水平极化也会被用到。

图4-36 两种基本的单极化的情况

EMC测试时,只有接收天线的极化方向与发射天线的极化方向相同时,才能接收到信号。

2.两种常见的天线工作原理

产生辐射的天线很多,如对称振子天线、不对称振子天线、缝隙天线、环形天线等,这里仅介绍产品中与共模电流引起的辐射有关的两种最常见的天线—对称振子天线和不对称振子天线。

1)对称振子天线

一般当电路处于谐振状态时,电路上的电流最大,对于天线也一样,若使天线处于谐振状态,流过天线导体的高频电流最大,天线的辐射也最强。由传输线理论可知,当导体长度L为1/4波长(λ)的整数倍时,该导体在该波长的频率上呈谐振特性。导体长度L为1/4波长时呈串联谐振特性,此时天线的阻抗最小,流过天线的电流最大,辐射也最大;导体长度L为1/2波长时呈并联谐振特性,此时天线的阻抗最大,流过天线的电流最小,辐射也最小。对称振子天线是一种经典的、迄今为止使用最广泛的天线,单个半波对称振子可单独使用或用作为抛物面天线的馈源,也可采用多个半波对称振子组成天线阵。两臂长度相等的振子叫作对称振子。每臂长度为1/4波长、全长为1/2波长的振子,称半波对称振子。图4-37是对称振子天线模型及辐射方向图。

图4-37 对称振子天线模型及辐射方向图

2)不对称偶极天线和单极天线

如果将对称振子天线从馈电点分为两半,如果这两半的几何结构形式或尺寸不完全相同,则该天线称为不对称振子天线,如单根长导线天线、倒V形天线、盘锥天线等。其中典型的不对称振子天线为不对称偶极天线和单极天线。一般说来,谐振式不对称天线的臂长不超过一个波长。若偶极天线的一臂长度为零并将馈电点直接接地,另一臂垂直于地面架设则构成单极天线。如果地是无限大理想导电平面,则该单极天线与镜像在导电平面另一端的天线犹如组成了一个对称振子天线。例如,单极天线的输入阻抗等于对称偶极天线的一半,其方向图也是相同的,如图4-38所示。当天线高度低于0.625λ时,最大辐射方向沿地平面,水平方向(H面)的方向图为一个圆。如果地面尺寸有限,则镜像理论不再适用。在非理想导电地面上,由于地的导电率是有限的,除会增大天线的损耗外,还将引起辐射波瓣的上翘,这对低仰角辐射不利。

图4-38 单极天线和自由空间对称振子天线

由于1/2波长的振子比1/4波长的振子长,所以1/2波长振子的辐射比1/4波长振子强,但振子超过1/2波长时,虽然辐射继续加强,但由于超过1/2波长的部分的辐射是反相位的,对辐射有抵消作用,总的辐射效果反而被打折扣,所以通常的天线都采用1/4波长或1/2波长的振子长度单位,这种由两根长度相同的导体构成的天线就叫偶极天线。这是最简单、最基本的天线,其他的天线都可以等效成偶极天线的变形和叠加。

工程中,频率f≥30MHz,并且辐射源与测量接收天线的距离D≥1m时,常用式(4.8)和式(4.9)来估算产品中电缆成为天线时所产生的辐射强度,即

Lm<λ/2时,有:

Lm≥λ/2时,有:

式中 EμV/m—辐射源在测量处产生的场强(μV/m);

IμA—流过电缆的共模电流(μA);

fMHz—辐射源的信号频率(MHz);

Lm—电缆长度(m);

Dm—辐射源到测量天线的距离(m)。

3.产品中的电缆都是等效天线

从以上天线工作的原理分析可知,当天线导体中存在电流时,天线会把导体上的电信号泄漏至外部环境中,同时也将外部电磁场导入与天线相连的电路中。当天线达到一定的长度时,这种电信号与电磁场信号的转换达到最大。显然产品中的电缆是具备天线这种机械特性的,而且随着频率的增加,仅仅把电缆导体视为电场或磁场的发射和接收器是不够的。电缆与天线一样,当波长(λ)与电缆导体的长度可以比拟时,会发生谐振。这时信号几乎可以100%转换成电磁场(或反之)。例如,电缆的长度正好为电缆中传输信号波长的1/4时,便是一个将信号转变成场的极好的转换器。

很多年以前,普通电子产品的频率都很低,频率相对应的波长很长,典型的电缆不能成为很有效的天线。但是在电子产品工作频率越来越高的今天,工作信号频率的波长与电子产品中任何一根电缆的长度可以比拟了。虽然有些电缆或导体不能成为高效的天线(正好处于上述天线工作原理的谐振状态,此时辐射最大),但它的长度仍有可能引起EMC问题。只有在产品中电缆或导体的长度与其相比极短,其天线效应才可以被忽略(特别严格的产品除外)。当然,除了电子产品中的电缆,电子产品的接地线也一样,不管是否接地,只要长度与工作信号的波长可以比拟,都是辐射发射产生的天线。因此,不能将用于安全接地用的黄/绿色导线(美国标准中规定安全地线为黄/绿色)想象成很好的接地线。

4.电缆中的EMI共模电流是如何产生的

电缆的辐射问题是工程中最常见的问题之一,90%以上的设备不能通过辐射发射测试都是由于电缆辐射造成的。在实际中经常发现:当将设备上的外拖电缆取下来时,设备就可以顺利通过试验,在现场中遇到电磁干扰现象时,只要将电缆拔下来,故障现象就会消失。这是因为电缆是一根高效的接收和辐射天线。电缆产生辐射的机理有两种,一种是电缆中的信号电流(差模电流)回路产生的差模辐射;另一种是电缆中的导线(包括屏蔽层)上的共模电流产生的共模辐射。电缆的辐射主要来自共模辐射。共模辐射是由共模电流产生的,共模电流的环路面积是由电缆与大地(或邻近其他大型导体)形成的,因此具有较大的环路面积,会产生较强的辐射。对于各种辐射驱动模式可以总结为以下几点:

● 信号回流路径阻抗较高,使信号回流的电流经过回流路径阻抗时产生压降,该压降成为共模电压,而且正好在电缆与大地(或邻近的其他大型导体)之间,导致共模电流。

● 差模电流泄漏导致的共模电流。即使电缆中包含了信号回线,也不能保证信号电流100%从回线返回信号源,特别是在频率较高的场合,空间各种杂散参数为信号电流提供了第三条,甚至更多的返回路径。

● 电缆与大地之间形成的寄生回路,通过磁耦合的方式感应出电流,成为共模电流。

上述三种共模电流虽然所占的电流比例很小,但是由于辐射环路面积大,辐射是不能忽视的。因此不要试图通过将电路与大地“断开”(将电路板与机箱之间的地线断开,或将机箱与大地之间的地线断开)来减小共模电流,从而减小共模辐射。将电路与大地断开仅能够在低频时减小共模电流,高频时寄生电容形成的通路阻抗已经很小。共模电流主要是由寄生电容、寄生电感产生的。当然,如果共模辐射的问题主要发生在低频,将电路板或机箱与大地断开会有一定效果。从EMI共模电流产生的机理可知,减小这种共模电流的有效方法是将信号线与回线靠近,这样差模信号电流与回流产生的各种寄生效果就能相互抵消。按照这种方法来避免电缆辐射的一个典型的例子就是使用同轴电缆,由于同轴电缆的回流电流均匀分布在外皮上,其等效电流与轴心重合,因此回路面积为零,几乎100%的信号电流从同轴电缆的外皮返回信号源,共模电流几乎为零,所以共模辐射很小。另一方面,由于差模电流回路的面积几乎为零,差模辐射也很小,所以同轴电缆的辐射是很小的。对于高频信号,用同轴电缆传送可以避免辐射。这也与传统上用同轴电缆传输高频信号,以减小信号的损耗的目的具有相同的本质。因为信号的损耗小了,自然说明泄漏的成分少了,而这部分泄漏就是电缆的辐射。减小这种共模电流的另一种有效方法是减小差模回路的阻抗,从而促使大部分信号电流从地线返回时产生的压降几乎为零,即电路板的地线噪声为零,自然共模电流也为零。这里的电路板的地线就是信号的回流线,因此地线上的两点之间必然存在电压,对于高频电路而言,这些就是高频噪声电压,它作为共模电压驱动电缆上的共模电流,导致共模辐射。第5章关于地平面阻抗的讨论中,提供了多种减小地线阻抗的设计方法,可以用来减小地线上的噪声,从而减小共模电压。在实际产品设计中,如果地平面阻抗控制失败(实际上地平面阻抗控制也是一件非常难的事情,随着电路板密集程度的提高,控制难度会随之增加),那么有一种补偿的方式就是在产品的I/O接口将“0V”通过零阻抗(意味着连接部分的长宽比等于1或360°搭接)接地,并将I/O信号通过Y电容接地,当然接地点必须是“干净地”。所谓“干净地”就是这块地线上没有可以产生噪声的电路,因此“干净地”上的局部电位几乎相等。如果产品外壳是金属的,侧“干净地”就为金属外壳。

4.3.3 电缆、连接器的抗扰度分析

从第2章描述的EMC抗扰度测试的原理可以看出,不管是IEC61000-4-4和ISO7637-2、ISO7637-3规定的电快速瞬变脉冲群抗扰度测试,还是IEC61000-4-6和ISO11452-4、ISO11452-7规定的传导骚扰抗扰度测试,干扰都是以共模的形式直接注入电缆上的。如果电缆是屏蔽电缆,那么干扰信号直接注入在屏蔽层上;如果电缆是非屏蔽电缆,则干扰直接注入在电缆中的各个信号线上。对于ESD和辐射抗扰度测试,电缆处于电磁场中时,此时电缆也可以成为接收天线,它与频率的关系与其成为辐射发射天线时一样,这样电缆上会感应出噪声电压。与电缆辐射的情况相对应,电磁场在电缆上感应出的电压也分为共模电压和差模电压两种。共模电压是电磁场在电缆与大地之间的回路中产生的,差模电压是电磁场在信号线与信号地线(或差分线对之间)形成的回路中产生的。当电路是非平衡电路时,共模电流会转换成差模电压,对电路形成干扰。由于信号线与信号地线形成的回路面积很小,因此噪声电压仍以共模为主。

如果电缆很靠近地平面,那么电场分量垂直于地平面,磁场分量垂直于导线与地平面形成的回路时,电缆中产生的电磁场感应最强;如果电缆远离地平面,那么电场分量平行于地平面、磁场分量垂直于导线与地平面回路时,电缆中产生的电磁场感应最强。虽然理论上电磁场在电缆上感应出的电压也分为共模和差模两种,但是在单个产品独立运行时,电磁场在导线中感应出的电压是以共模形式为主的。负载上的电压以系统中的公共导体或大地为参考点,一般以系统中参考地平面为参考点。对于多芯电缆,这意味着电缆中的所有导体都暴露在同一个场中,它们上面所感应的电压取决于每根导体与参考点之间的阻抗和感应电流。如图4-39所示,两种天线上的感应电流估算公式如下:

图4-39 天线中的感应电流

Lλ/4时,对称振子天线上的感应电流

近似公式为:

Lλ/2时,对称振子天线上的感应电流

近似公式为:

式中 I—对称振子天线中心的电流(A);

d—导体直径(m);

E—电场强度(V/m);

FMHz—信号频率(MHz);

L—对称振子天线长度(或2倍的单极天线长度);

λ—信号波长(m)。

例如,一个麦克风的电缆长度为1m,直径为5mm,当其暴露在频率为27MHz、电场强度为1V/m的电磁场中时,电缆上的感应电流可以按如下方式计算:

由于麦克风只有一端与放大器相连,因此其等效模型近似于单极天线,等效对称振子天线长度为2×1m=2m。

27MHz频率的波长λ=300/27≈11m。由于等效对称振子天线长度L=2m,则:

Lλ/4

按照式(4.10),得电缆上的感应电流I为:

注:共模感应电流引起的共模电压取决于电缆的负载阻抗。

4.3.4 电缆的寄生电阻、电容、电感对EMC的影响

即使不考虑场和天线的作用,通过下面几个简单的例子,说明在常用的频率范围内,与理想状态微小的偏差也会导致导体上所传输的信号出现EMC问题。

● 直径1mm的导线,在160MHz时,其电阻是直流状态时的50多倍。这是趋肤效应的结果,已迫使67%的电流在该频率处流动于导体最外层5Vm厚度范围内。长度为25mm、直径为1mm的导线具有大约1pF左右的寄生电容。这听起来似乎微不足道,但在176MHz时却呈现大约1kΩ的负载作用。若这根25mm长的导线在自由空间中,由理想的峰-峰电压为5V、频率为16MHz的方波信号驱动,则在16MHz的十一次谐波处,仅驱动这根导线就要0.45mA的电流。

● 连接器中的引脚长度大约为10mm,直径为1mm,这根导体具有大约10nH的自感。这听起来也是微不足道的,但当通过它向母板总线传输16MHz的方波信号时,若驱动电流为40mA,则连接器引脚上的电压跌落大约为40mV,足以引起严重的信号完整性和/或EMC方面的问题。

● 1m长的导线具有大约1VH的电感,当把它用于建筑物的接地网络时,便会阻碍浪涌保护装置的正常工作。

● 滤波器100mm长的地线的自感可达100nH,当频率超过5MHz时,会导致滤波器失效。

● 4m长的屏蔽电缆,如果其屏蔽层以长度为25mm“猪尾巴”方式端接,30MHz以上的频率就会使电缆屏蔽层失去作用。

可见,想要进行产品的EMC分析,就必须关注电缆所固有的电阻、寄生电容、寄生电感的影响。经验数据:对于直径2mm以下的导线,其寄生电容和电感分别是1pF/in和1nH/mm。

4.3.5 敏感电路、EMI骚扰源的位置和共模电流的关系处理

综上所述,电快速瞬变脉冲群、ESD等高频瞬态共模干扰电流,在电缆接口或机箱被注入后,主要进入产品内部的导体,再通过产品的各部分回到参考接地板。一方面,产品系统中的接地点与参考接地板直接互连;另一方面,在进行EFT/B、ESD等抗扰度测试时,电缆与参考接地板之间的寄生电容较大,使进入产品地(GND)系统的共模电流通常会通过电缆或接地点流入参考接地板。这样,电缆I/O连接器和接地点在产品中的位置决定外部注入的共模干扰电流的流向与大小。图4-40是某一工业产品的共模瞬态干扰电流的分析(分析建立在电快速瞬变脉冲群测试原理的基础上),图中的箭头线表示共模电流流动的方向。如果其中的一些电缆在产品中的位置发生改变,那么共模瞬态干扰电流的流向与大小也将改变。了解这一点,对分析机械架构对产品EMC性能的影响有很重要的意义。

图4-40 某一工业产品的共模瞬态干扰电流的分析

同样,产品在工作时内部的高频信号也会因系统接地线的存在而与参考接地板形成各种共模回路。除了因系统接地线产生的共模回路,还会因电缆与参考接地板之间的寄生电容而形成共模回路。因此,电缆I/O连接器和系统接地线在产品中的位置也在一定程度上决定EMI共模电流的流向与大小。

既然电缆与连接器在产品中的位置是决定共模电流的流向和路径的一个因素,那么在产品设计时,就可以考虑共模电流的路径、敏感电路、骚扰源及连接器电缆四者之间的关系。通过合理地布置输入/输出连接器、电缆在电路板中的位置,可以使外界注入电缆的共模电流更少地流过敏感电路,也可以使内部电路的骚扰源信号不流向外界电缆和连接器。一种比较有效的方法是:将那些流过共模电流的连接器、电缆集中放置在一个电路板的同一侧,这样可以使共模电流不流过整个电路板及其工作地(GND)。在电路板中分散放置连接器意味着EMC风险的增加。

图2-50所示的电路板中,连接器与信号电缆位于电路板的两侧,当共模干扰信号从电源线中注入后,由于信号电缆与参考地之间的寄生电容或在信号电缆处存在接地,这时会有相当一部分的干扰共模电流流过整个电路板,整个电路板中的电路都会受到共模电流的影响。而当连接器与信号电缆位于电路板的同一侧时,如图4-41所示,共模电流的大小并没有改变(信号电缆对地的阻抗也未发生变化),但共模电流的路径发生了改变,即共模电流自电源线进入电路板后,又很快通过信号电缆对地的分布电容流入参考接地板,最终使得电路板的大部分的电路受到保护。当然,承载不同特性信号的连接器在同一电路板的同一侧放置时,也应防止各个信号间的串扰,并对每个信号进行滤波。

图4-41 连接器与信号电缆位于电路板同一侧时共模电流

同样,利用以上所述例子也可以分析连接器与信号电缆放置在一个电路板的同一侧和放置在电路板两侧对辐射发射产生的影响。如图4-42(a)所示,可以很明显看出,当产品不接地时,该产品将是一个很好的对称振子天线模型,如果PCB内的高频信号回流地平面阻抗控制不好,那么就会产生电流驱动模式的共模辐射。在这样的连接器电缆布置下,即使将电源线接地(通常产品只会设计一个接地点),也会存在单极天线的模型,如图4-42(b)所示,可见这是一个失败的EMC机械架构设计。

图4-42 电缆在PCB两侧时的天线模型

当将电源线和信号电缆放置在PCB的同一侧后,天线的模型发生了变化。如图4-43(a)所示,在产品不接地的情况下,天线的模型由原来的对称振子天线变为以PCB中工作地GND为参考平面的单极天线。从上一节关于天线辐射的原理可知,单极天线的辐射效率要比对称振子天线的辐射效率低,这就意味着辐射发射水平降低。如图4-43(b)所示,在产品接地的情况下,天线的模型将发生更大的变化,这时由于电缆在连接器处的接地,已将原来在产品不接地情况下在天线(电缆)接口处的驱动共模电压短路,共模电流将不再流过天线(电缆),即辐射消失。

图4-43 电缆在PCB同一侧时的天线模型

注:如果这两个接口分别隔离,那么器件可以跨接旁路电路,高频短接。

图4-44为各种电缆都位于产品PCB同一侧的例子。图中,电缆都放置在PCB一侧,并在I/O连接器处进行接地与滤波处理,远端不接地。流入电缆的共模干扰电流都会在I/O连接器入口处流入大地或参考地,敏感电路受到保护。同样,高速电路中的噪声也不会流入I/O连接器及与I/O相连的电缆(电缆是等效发射天线)。另外,A/D转换器将敏感电路和高速电路分散在其两侧,避免了两者之间的串扰。这是一个比较好的设计。

图4-44 各种电缆都位于产品PCB同一侧的例子

虽然上述讨论骚扰测试时电缆中的共模电流和抗扰度测试的共模电流是两种原理,但是在具体设计方案上两者并未出现矛盾。实际上在设计中也发现,抑止产生骚扰的共模电流的设计方法与抑止抗扰度测试时注入电缆上的共模电流的设计方法并不矛盾。抑止产生骚扰的共模电流的设计是为了让产品内部或电路内部的噪声或骚扰不向外面传递;抑止抗扰度测试时注入电缆上的共模电流的设计是为了不让外界的干扰流入产品内部或电路内部,两者只是方向不同。