(1) 高接地阻抗高导致共模噪声
在名列前茅个模型中,我们将研究为什么会因为高接地阻抗而在接地中产生电压。此模型被称为电流驱动型 [参考文献 5,6]。
图5-3-2表明,当信号来回经过接地时,左右接地中因为接地阻抗产生了电压。噪声随着接地阻抗的变大而增强。而且,这种阻抗主要是由有接地模式的电感产生的。
(2) 接地线很细时
图5-3-2表明,当接地不是接地面而是很细的接地线时,接地电感增加。产生噪声也会增强。
图5-3-3给出了当图5-3-1中的MSL替换为接地较窄的基板时的测量结果。相比图5-3-1,可以发现噪声显著增强,而且噪声发射的速率远远超过了CISPR22的限值。此电平接近章节2-4(天线直接连接到数字电路)中得到的电平。这表明接地都可能成为一个主要的噪声源。
这种基板表示不良接地。同样地,噪声很多的接地可以被称为脏接地。
图5-3-2 电流驱动模型
图5-3-3 接地不良的基板发射噪声的示例
(3) 接地模式作为偶极子天线
这时我们可以假定连接到接地的电缆作为偶极子天线运作,如图5-3-4(a)所示。我们也可以认为,流经此天线的电流类似于图5-3-4(b)中所示的电流,其中一部分信号电流为形成绕路的成分,经过浮动静电容量却不直接经过信号线下面的接地。同样地,当电流在不同于原路径的路径上流动时,就会变成共模噪声的来源。
通过在旁路中加入电缆和接地,此模型可以扩展并变为类似于图5-3-5中的模型。图5-3-5中的模型解释了在电缆中流动的共模电流是如何产生的,参见章节5-2中图5-3-3(b)。
图5-3-4 电流路径和接地发射噪声的示例
图5-3-5 通过电缆传导共模电流的模型
(4) 减少共模噪声
随着电流和接地阻抗的增加,电流驱动型中的共模噪声增强。因此,要抑制共模噪声,可以:
(i) 降低接地阻抗:
接地线为平板状
在基板下放置金属板(称为接地层)并加强接地
靠拢接地与信号线(以增加信号线和接地之间的互感)
缩短接地线路(缩短返回电流的路径,必须缩短信号线)
增加负载阻抗
使用滤波器去除不需要的高频率范围成分
(ii) 减少电流:
(i)中所述措施指的是加强接地。但是,如图5-3-1中的简单测试所示,即使是在信号线下面使用具有稳定接地层的MSL,仍会产生少量的共模噪声。这是因为,只要没有极其大的接地面,就会产生细微的电感。