噪聲的耦合方式 噪聲耦合的預防

一前言

噪聲的抑制是電磁兼容領域一直圍繞的一個重要問題之一，而在噪聲的抑制過程中“噪聲的耦合”則讓噪聲的抑制變得更加的復雜多變，使得噪聲抑制的難度再次提升，所以想要做好噪聲的抑制了解噪聲的耦合是必不可少的課題。

二噪聲的耦合方式

噪聲的耦合方式大致可以分為以下幾種：

直接耦合：

1.傳導耦合--傳導耦合是指倆個功能系統(tǒng)的電路存在著直接接觸的部分，那么只要其中一個電路存在噪聲源，噪聲就有可能會從產生噪聲的系統(tǒng)電路通過傳導耦合到受干擾的系統(tǒng)電路；

下圖為傳導耦合的簡單電路模型：

傳導耦合電路模型圖（1）

間接耦合（空間耦合）：

2.電場耦合--電場耦合是指由于噪聲電場的存在，而系統(tǒng)電路中存在電解質，使得噪聲電流在電路中產生了感應位移電流，相應的模型可以指定為寄生電容的耦合；

3.磁場耦合--磁場的耦合指的是變化的磁場可以通過法拉第定律在導體中誘發(fā)電流，而不需要噪聲源和受干擾電路之間有直接接觸。

對于一個電路系統(tǒng)中，往往電場耦合和磁場耦合是同時存在的。

下圖為空間耦合的簡單電路模型：

空間耦合電路模型圖（2）

三噪聲耦合的預防

噪聲的耦合的預防措施：

1.傳導耦合：對于傳導耦合噪聲引起的問題，可以通過在兩個電路系統(tǒng)的傳輸線上加濾波電路來抑制噪聲電路產生的噪聲傳導到另外一個電路系統(tǒng)中去，而引起而更加復雜的EMC問題。具體的措施如：電容濾波，磁珠噪聲抑制，共模電感，RC吸收、濾波電路等。這些可根據(jù)具體的電路來選擇相應的措施。

電路系統(tǒng)之間增加濾波電路圖（3）

2.電場耦合和磁場耦合：對于空間耦合來說，可以通過屏蔽的方式來抑制耦合的強度，如PCB板的layout時把強干擾線進行包地屏蔽處理、強干擾線的前端增加濾波措施，減低對后端耦合強度。

耦合線之間增加GND屏蔽層圖（4）

四案例分析

接下來給大家分享一個噪聲耦合的經典案例，該案例是一款無線充產品，先看一下前期的摸底數(shù)據(jù)：

摸底測試圖（5）

分析：通過對產品的分析，可以得知該款產品的強噪聲源就是無線充芯片的輸出時SW腳帶來的輻射問題。

輸入端繞磁環(huán)測試圖（6）

分析：通過對電源適配器到產品的輸入端套磁環(huán)可知，該產品的輻射是通過外接的適配器線纜輻射出來的。外部線纜由適配器的電源線和數(shù)據(jù)線組合而成。

措施：在電源端入共模電感來抑制電源端輻射出來的噪聲強度，但這個措施做完后發(fā)現(xiàn)對噪聲的抑制一點效果都沒有體現(xiàn)出來。

分析：電源端措施處理無效后，基本可以把重點轉移到數(shù)據(jù)線上的問題，但正常來說適配器數(shù)據(jù)線上的噪聲應該遠低于供電端的才對，通過對PCB的排查，最后發(fā)現(xiàn)，芯片的SW輸出腳布板時把數(shù)據(jù)線布在了SW腳的下方，這使得強噪聲源通過對數(shù)據(jù)線的空間耦合，噪聲從數(shù)據(jù)線輻射了出來，布板如下圖：

芯片SW腳PCB圖（7）

芯片SW腳PCB圖（8）

措施：在輸入接口處數(shù)據(jù)線上加濾波電容。

加濾波電容后測試圖（9）

分析：輻射的強度有明顯下降，可以通過測試標準，證明數(shù)據(jù)線通過空間耦合到了SW腳的強噪聲，使得在供電端加共模電感無效?？臻g耦合的問題往往是在PCB設計過程中容易給忽略的，這往往會引起一些難以判斷的EMC問題。

五總結

“噪聲的耦合”是電磁兼容一直圍繞的一個重點問題之一，通過這次的分享，希望能給大家能從中得到收益，在產品的前期的設計過程中盡量去規(guī)避掉可能存在的“噪聲耦合”問題，產品的EMC問題自然會有極大的減少。

審核編輯：劉清