噪聲的耦合方式 噪聲耦合的預(yù)防

一前言

噪聲的抑制是電磁兼容領(lǐng)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(fù)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(dǎo)耦合--傳導(dǎo)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(chǎn)生噪聲的系統(tǒng)電路通過傳導(dǎo)耦合到受干擾的系統(tǒng)電路；

下圖為傳導(dǎo)耦合的簡單電路模型：

傳導(dǎo)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(zhì)，使得噪聲電流在電路中產(chǎn)生了感應(yīng)位移電流，相應(yīng)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(dǎo)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(yù)防

噪聲的耦合的預(yù)防措施：

1.傳導(dǎo)耦合：對于傳導(dǎo)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(chǎn)生的噪聲傳導(dǎo)到另外一個電路系統(tǒng)中去，而引起而更加復(fù)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(yīng)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(qiáng)度，如PCB板的layout時把強(qiáng)干擾線進(jìn)行包地屏蔽處理、強(qiáng)干擾線的前端增加濾波措施，減低對后端耦合強(qiáng)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(jīng)典案例，該案例是一款無線充產(chǎn)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(chǎn)品的分析，可以得知該款產(chǎn)品的強(qiáng)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(chǎn)品的輸入端套磁環(huán)可知，該產(chǎn)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(qiáng)度，但這個措施做完后發(fā)現(xiàn)對噪聲的抑制一點(diǎn)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(diǎn)轉(zhuǎn)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(yīng)該遠(yuǎn)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(qiáng)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(qiáng)度有明顯下降，可以通過測試標(biāo)準(zhǔn)，證明數(shù)據(jù)線通過空間耦合到了SW腳的強(qiáng)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(shè)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(jié)

“噪聲的耦合”是電磁兼容一直圍繞的一個重點(diǎn)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(chǎn)品的前期的設(shè)計過程中盡量去規(guī)避掉可能存在的“噪聲耦合”問題，產(chǎn)品的EMC問題自然會有極大的減少。

審核編輯：劉清