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MSL與yu理li想xiang信xin號hao線xian路lu類lei似si。如ru圖tu所suo示shi
，基ji板ban正zheng麵mian和he背bei麵mian變bian成cheng導dao通tong的de接jie地di層ceng，從cong根gen本ben上shang防fang止zhi接jie地di中zhong產chan生sheng電dian壓ya。這zhe樣yang可ke以yi假jia設she噪zao聲sheng是shi由you哪na種zhong機ji製zhi產chan生sheng的de嗎ma？如ru何he抑yi製zhi產chan生sheng的de噪zao聲sheng呢ne？


[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。
danshi，ruguoqizhongyigedaotibianchang
，zaoshengyuandeyibandianyahuishijiadaogaidaotishang。zhehuiyulingyigedaotixingchengyizhongoujizitianxian。dianyaqudongxingmoxingyunxushiyongcongchuanshuxiantuchudedaotiyizhezhongfangshixingchengtianxian。
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）
，從(cong)而(er)有(you)效(xiao)抑(yi)製(zhi)共(gong)模(mo)噪(zao)聲(sheng)。此(ci)時(shi)，還(hai)必(bi)須(xu)盡(jin)可(ke)能(neng)地(di)降(jiang)低(di)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)和(he)濾(lv)波(bo)器(qi)之(zhi)間(jian)的(de)接(jie)地(di)阻(zu)抗(kang)。對(dui)於(yu)此(ci)測(ce)試(shi)而(er)言(yan)
，僅(jin)在(zai)噪(zao)聲(sheng)源(yuan)和(he)濾(lv)波(bo)器(qi)之(zhi)間(jian)使(shi)用(yong)MSL。
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。