4.3 電纜、連接器在產(chǎn)品中的位置對共模電流方向與大小的影響

4.3.1 EMC測試與連接器、電纜的關(guān)系

EMC測試從連接器電纜開始。表4-1為騷擾測試項目。表4-2為抗擾度測試項目。

從上述表格中可以看出，EMC測試的直接對象是電纜及其電纜直接相連的接口。對于EMI測試，產(chǎn)品的EMI騷擾主要是從電纜傳導或輻射出來的。對于抗擾度測試，測試干擾主要是從電纜注入的，不管是ESD測試還是輻射抗擾度測試，其主要問題通常還是因為電纜在測試中成了接收干擾的通道。設想一下一個沒有任何電纜（包括沒有電源線）的產(chǎn)品其對EMC的要求也會大大降低。在實際中也會經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：當將設備上的外拖電纜取下來時，設備就可以順利通過試驗，在現(xiàn)場中遇到電磁干擾現(xiàn)象時，只要將電纜拔下來，故障現(xiàn)象就會消失。這是因為電纜不但是一根高效的接收和輻射天線，而且也是干擾與騷擾進出的通道。另外，電纜中的導線傳輸?shù)木嚯x最長，導線之間存在的寄生電容和寄生互感也最大，導致導線之間發(fā)生信號的串擾也最大。

從第2章關(guān)于EMC測試技術(shù)的描述可以看出，抗擾度測試中的干擾總是以共模方式注入產(chǎn)品各種電纜接口上的；對于ESD測試和輻射抗擾度測試，當測試進行時，電纜無時無刻地都在以共模的形式接收著電磁場的干擾（當然差模干擾也不能被忽略，如環(huán)路所引起的干擾）；對于傳導騷擾和輻射騷擾測試，其難點也在于共模問題。共模問題往往錯綜復雜，干擾傳遞路徑不明確，而差模干擾問題比較而言相對單一。

隨著當今電子系統(tǒng)設計技術(shù)及多層板電路設計技術(shù)的發(fā)展，其時鐘頻率通常在幾十兆赫或幾百兆赫，甚至更高，所用信號脈沖的前后沿在亞納秒范圍；信號接口傳輸速率通常為幾十Mb/s或幾百Mb/s；電路上振蕩速率變得更快（上升/下降時間的dU/dt），電壓/電流幅度變得更大。在這種情況下，那些本來可以忽略的寄生電容C中將流過更大的寄生電流I=CdU/dt，這些寄生電流大多數(shù)是EMC問題中的共模電流，這使得共模問題將顯得更為嚴峻。例如，盡管在電路設計時為了不產(chǎn)生或不引入干擾，總會將信號的環(huán)路設計得最小并做一些必要的差模濾波，但是經(jīng)容性耦合的噪聲干擾總是無時無刻地發(fā)生著，一旦在連接器和機殼或地平面之間接入電纜，某些RF共模電壓就會出現(xiàn)在電纜上，導致幾十微安的RF共模電流就足以超過標準中規(guī)定的發(fā)射值；或某些干擾（如EFT/B、ESD干擾）就會被引入到電路內(nèi)，導致幾十伏以上的瞬態(tài)電壓就足以使電路工作不正常。

可見電纜和接口是EMC測試中干擾與被測設備最早發(fā)生關(guān)系的部分，也是導致電磁兼容問題的最直接的因素，共模問題是EMC測試和設計中最值得關(guān)注的問題。

4.3.2 連接器、電纜的EMI分析

1.什么是天線

天線的基本功能是輻射和接收無線電波。發(fā)射時，把高頻電流轉(zhuǎn)換為電磁波；接收時，把電磁波轉(zhuǎn)換為高頻電流。天線的一般原理是：當導體上通以高頻電流時，在其周圍空間會產(chǎn)生電場與磁場。按電磁場在空間的分布特性，電磁場可分為近區(qū)、中間區(qū)、遠區(qū)。設R 為空間一點距導體的距離，λ是高頻電流信號的波長，R＜＜λ/2π的區(qū)域稱為近場區(qū)，在該區(qū)內(nèi)的電磁場與導體中電流、電壓有緊密的聯(lián)系。R>>λ/2π的區(qū)域稱為遠場區(qū)，在該區(qū)域內(nèi)電磁場能離開導體向空間傳播，它的變化相對于導體上的電流、電壓就要滯后一段時間，此時傳播出去的電磁波已不再與導線上的電流、電壓有直接的聯(lián)系了，這一區(qū)域的電磁場稱為輻射場。

輻射發(fā)射天線正是利用輻射場的這種性質(zhì)，使傳送的信號經(jīng)過發(fā)射天線后能夠充分地向空間輻射。那么，如何使導體成為一個有效輻射體系統(tǒng)呢？這與信號在導體中傳輸?shù)哪Ｐ陀嘘P(guān)，如圖4-33（a）所示，若兩導線的距離很近，電場被束縛在兩導線之間，將信號功率以最小的損耗傳送到電路輸入端（高頻有用信號在產(chǎn)品的印制電路板內(nèi)部傳送時，通常是以傳輸線的形式傳送的），在這種平行雙線的傳輸線上傳輸?shù)男盘栔挥心芰康膫鬏敹鴽]有輻射或輻射很小，這種平行的雙線傳輸架構(gòu)稱為傳輸線架構(gòu)。傳輸線的主要任務是有效地傳輸信號能量，這種傳輸架構(gòu)必須保證兩線架構(gòu)對稱，線上對應點電流大小相等方向相反（實際傳輸線架構(gòu)中，雖然不能做到傳輸損耗等于零，但是這種輻射也是很小的）。如果要使電磁場能有效通過空間傳播出去，即輻射出去，就必須破壞傳輸線的這種對稱性，如采用把兩個導體成一定的角度分開，或是將其中一邊去掉等方法，都能使導體“對稱性”破壞而產(chǎn)生輻射。這樣，這種被分開的導線上有交變電流流動時，就可以發(fā)生電磁波的輻射，輻射的能力與導線的長度和形狀有關(guān)。如圖4-33（b）所示，將兩導線張開，電場就散播在周圍空間，因而輻射增強。另外必須指出，這種對稱性被破壞的導體，當導線的長度L遠小于導體中流動信號的波長λ時，輻射也很微弱；而導線的長度L增大到可與導體中流動信號的波長相比擬時，導線上的電流將大大增加，因而就能形成較強的輻射。圖4-33 （c）中，將開路傳輸或距離終端導體中流動信號的λ/4處的導體成直桿狀分開，此時終端導體上的電流已不是反相而是同相了，從而使該段導體在空間點的輻射場同相疊加，構(gòu)成一個有效的輻射系統(tǒng)。圖4-34是天線電壓、電流、電場、磁場分布圖。這個輻射模型對應到實際需要考慮EMC問題的電子產(chǎn)品中，就是產(chǎn)品發(fā)生輻射發(fā)射最壞的情況。這是最簡單、最基本的單元天線，稱為半波對稱振子天線。電磁波從發(fā)射天線輻射出來以后，向四面?zhèn)鞑コ鋈ィ綦姶挪▊鞑サ姆较蛏弦卜乓粋€半波對稱振子，則在電磁波的作用下，天線振子上就會產(chǎn)生感應電動勢。如此時天線與接收設備相連，則在接收設備輸入端就會產(chǎn)生高頻電流，這樣天線就起著接收作用并將電磁波轉(zhuǎn)化為高頻電流，也就是說此時天線起著接收天線的作用。這個輻射接收模型對應到實際需要考慮EMC問題的電子產(chǎn)品中，就是產(chǎn)品中出現(xiàn)輻射抗擾度問題的最壞情況。接收效果的好壞除電波的強弱外，還取決于天線的方向性和半波對稱振子與接收設備的匹配。

天線向周圍空間輻射電磁波。電磁波由電場和磁場構(gòu)成。圖4-35為天線中電流方向與電場、磁場方向的關(guān)系。

一般規(guī)定：電場的方向就是天線極化方向。一般使用的天線為單極化的。圖4-36為兩種基本的單極化的情況，垂直極化是最常用的，水平極化也會被用到。

EMC測試時，只有接收天線的極化方向與發(fā)射天線的極化方向相同時，才能接收到信號。

2.兩種常見的天線工作原理

產(chǎn)生輻射的天線很多，如對稱振子天線、不對稱振子天線、縫隙天線、環(huán)形天線等，這里僅介紹產(chǎn)品中與共模電流引起的輻射有關(guān)的兩種最常見的天線—對稱振子天線和不對稱振子天線。

1）對稱振子天線

一般當電路處于諧振狀態(tài)時，電路上的電流最大，對于天線也一樣，若使天線處于諧振狀態(tài)，流過天線導體的高頻電流最大，天線的輻射也最強。由傳輸線理論可知，當導體長度L為1/4波長（λ）的整數(shù)倍時，該導體在該波長的頻率上呈諧振特性。導體長度L為1/4波長時呈串聯(lián)諧振特性，此時天線的阻抗最小，流過天線的電流最大，輻射也最大；導體長度L為1/2波長時呈并聯(lián)諧振特性，此時天線的阻抗最大，流過天線的電流最小，輻射也最小。對稱振子天線是一種經(jīng)典的、迄今為止使用最廣泛的天線，單個半波對稱振子可單獨使用或用作為拋物面天線的饋源，也可采用多個半波對稱振子組成天線陣。兩臂長度相等的振子叫作對稱振子。每臂長度為1/4波長、全長為1/2波長的振子，稱半波對稱振子。圖4-37是對稱振子天線模型及輻射方向圖。

2）不對稱偶極天線和單極天線

如果將對稱振子天線從饋電點分為兩半，如果這兩半的幾何結(jié)構(gòu)形式或尺寸不完全相同，則該天線稱為不對稱振子天線，如單根長導線天線、倒V形天線、盤錐天線等。其中典型的不對稱振子天線為不對稱偶極天線和單極天線。一般說來，諧振式不對稱天線的臂長不超過一個波長。若偶極天線的一臂長度為零并將饋電點直接接地，另一臂垂直于地面架設則構(gòu)成單極天線。如果地是無限大理想導電平面，則該單極天線與鏡像在導電平面另一端的天線猶如組成了一個對稱振子天線。例如，單極天線的輸入阻抗等于對稱偶極天線的一半，其方向圖也是相同的，如圖4-38所示。當天線高度低于0.625λ時，最大輻射方向沿地平面，水平方向（H面）的方向圖為一個圓。如果地面尺寸有限，則鏡像理論不再適用。在非理想導電地面上，由于地的導電率是有限的，除會增大天線的損耗外，還將引起輻射波瓣的上翹，這對低仰角輻射不利。

由于1/2波長的振子比1/4波長的振子長，所以1/2波長振子的輻射比1/4波長振子強，但振子超過1/2波長時，雖然輻射繼續(xù)加強，但由于超過1/2波長的部分的輻射是反相位的，對輻射有抵消作用，總的輻射效果反而被打折扣，所以通常的天線都采用1/4波長或1/2波長的振子長度單位，這種由兩根長度相同的導體構(gòu)成的天線就叫偶極天線。這是最簡單、最基本的天線，其他的天線都可以等效成偶極天線的變形和疊加。

工程中，頻率f≥30MHz，并且輻射源與測量接收天線的距離D≥1m時，常用式（4.8）和式（4.9）來估算產(chǎn)品中電纜成為天線時所產(chǎn)生的輻射強度，即

當Lm＜λ/2時，有：

當Lm≥λ/2時，有：

式中 EμV/m—輻射源在測量處產(chǎn)生的場強（μV/m）；

IμA—流過電纜的共模電流（μA）；

fMHz—輻射源的信號頻率（MHz）；

Lm—電纜長度（m）；

Dm—輻射源到測量天線的距離（m）。

3.產(chǎn)品中的電纜都是等效天線

從以上天線工作的原理分析可知，當天線導體中存在電流時，天線會把導體上的電信號泄漏至外部環(huán)境中，同時也將外部電磁場導入與天線相連的電路中。當天線達到一定的長度時，這種電信號與電磁場信號的轉(zhuǎn)換達到最大。顯然產(chǎn)品中的電纜是具備天線這種機械特性的，而且隨著頻率的增加，僅僅把電纜導體視為電場或磁場的發(fā)射和接收器是不夠的。電纜與天線一樣，當波長（λ）與電纜導體的長度可以比擬時，會發(fā)生諧振。這時信號幾乎可以100%轉(zhuǎn)換成電磁場（或反之）。例如，電纜的長度正好為電纜中傳輸信號波長的1/4時，便是一個將信號轉(zhuǎn)變成場的極好的轉(zhuǎn)換器。

很多年以前，普通電子產(chǎn)品的頻率都很低，頻率相對應的波長很長，典型的電纜不能成為很有效的天線。但是在電子產(chǎn)品工作頻率越來越高的今天，工作信號頻率的波長與電子產(chǎn)品中任何一根電纜的長度可以比擬了。雖然有些電纜或?qū)w不能成為高效的天線（正好處于上述天線工作原理的諧振狀態(tài)，此時輻射最大），但它的長度仍有可能引起EMC問題。只有在產(chǎn)品中電纜或?qū)w的長度與其相比極短，其天線效應才可以被忽略（特別嚴格的產(chǎn)品除外）。當然，除了電子產(chǎn)品中的電纜，電子產(chǎn)品的接地線也一樣，不管是否接地，只要長度與工作信號的波長可以比擬，都是輻射發(fā)射產(chǎn)生的天線。因此，不能將用于安全接地用的黃/綠色導線（美國標準中規(guī)定安全地線為黃/綠色）想象成很好的接地線。

4.電纜中的EMI共模電流是如何產(chǎn)生的

電纜的輻射問題是工程中最常見的問題之一，90%以上的設備不能通過輻射發(fā)射測試都是由于電纜輻射造成的。在實際中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)：當將設備上的外拖電纜取下來時，設備就可以順利通過試驗，在現(xiàn)場中遇到電磁干擾現(xiàn)象時，只要將電纜拔下來，故障現(xiàn)象就會消失。這是因為電纜是一根高效的接收和輻射天線。電纜產(chǎn)生輻射的機理有兩種，一種是電纜中的信號電流（差模電流）回路產(chǎn)生的差模輻射；另一種是電纜中的導線（包括屏蔽層）上的共模電流產(chǎn)生的共模輻射。電纜的輻射主要來自共模輻射。共模輻射是由共模電流產(chǎn)生的，共模電流的環(huán)路面積是由電纜與大地（或鄰近其他大型導體）形成的，因此具有較大的環(huán)路面積，會產(chǎn)生較強的輻射。對于各種輻射驅(qū)動模式可以總結(jié)為以下幾點：

● 信號回流路徑阻抗較高，使信號回流的電流經(jīng)過回流路徑阻抗時產(chǎn)生壓降，該壓降成為共模電壓，而且正好在電纜與大地（或鄰近的其他大型導體）之間，導致共模電流。

● 差模電流泄漏導致的共模電流。即使電纜中包含了信號回線，也不能保證信號電流100%從回線返回信號源，特別是在頻率較高的場合，空間各種雜散參數(shù)為信號電流提供了第三條，甚至更多的返回路徑。

● 電纜與大地之間形成的寄生回路，通過磁耦合的方式感應出電流，成為共模電流。

上述三種共模電流雖然所占的電流比例很小，但是由于輻射環(huán)路面積大，輻射是不能忽視的。因此不要試圖通過將電路與大地“斷開”（將電路板與機箱之間的地線斷開，或?qū)C箱與大地之間的地線斷開）來減小共模電流，從而減小共模輻射。將電路與大地斷開僅能夠在低頻時減小共模電流，高頻時寄生電容形成的通路阻抗已經(jīng)很小。共模電流主要是由寄生電容、寄生電感產(chǎn)生的。當然，如果共模輻射的問題主要發(fā)生在低頻，將電路板或機箱與大地斷開會有一定效果。從EMI共模電流產(chǎn)生的機理可知，減小這種共模電流的有效方法是將信號線與回線靠近，這樣差模信號電流與回流產(chǎn)生的各種寄生效果就能相互抵消。按照這種方法來避免電纜輻射的一個典型的例子就是使用同軸電纜，由于同軸電纜的回流電流均勻分布在外皮上，其等效電流與軸心重合，因此回路面積為零，幾乎100%的信號電流從同軸電纜的外皮返回信號源，共模電流幾乎為零，所以共模輻射很小。另一方面，由于差模電流回路的面積幾乎為零，差模輻射也很小，所以同軸電纜的輻射是很小的。對于高頻信號，用同軸電纜傳送可以避免輻射。這也與傳統(tǒng)上用同軸電纜傳輸高頻信號，以減小信號的損耗的目的具有相同的本質(zhì)。因為信號的損耗小了，自然說明泄漏的成分少了，而這部分泄漏就是電纜的輻射。減小這種共模電流的另一種有效方法是減小差模回路的阻抗，從而促使大部分信號電流從地線返回時產(chǎn)生的壓降幾乎為零，即電路板的地線噪聲為零，自然共模電流也為零。這里的電路板的地線就是信號的回流線，因此地線上的兩點之間必然存在電壓，對于高頻電路而言，這些就是高頻噪聲電壓，它作為共模電壓驅(qū)動電纜上的共模電流，導致共模輻射。第5章關(guān)于地平面阻抗的討論中，提供了多種減小地線阻抗的設計方法，可以用來減小地線上的噪聲，從而減小共模電壓。在實際產(chǎn)品設計中，如果地平面阻抗控制失敗（實際上地平面阻抗控制也是一件非常難的事情，隨著電路板密集程度的提高，控制難度會隨之增加），那么有一種補償?shù)姆绞骄褪窃诋a(chǎn)品的I/O接口將“0V”通過零阻抗（意味著連接部分的長寬比等于1或360°搭接）接地，并將I/O信號通過Y電容接地，當然接地點必須是“干凈地”。所謂“干凈地”就是這塊地線上沒有可以產(chǎn)生噪聲的電路，因此“干凈地”上的局部電位幾乎相等。如果產(chǎn)品外殼是金屬的，側(cè)“干凈地”就為金屬外殼。

4.3.3 電纜、連接器的抗擾度分析

從第2章描述的EMC抗擾度測試的原理可以看出，不管是IEC61000-4-4和ISO7637-2、ISO7637-3規(guī)定的電快速瞬變脈沖群抗擾度測試，還是IEC61000-4-6和ISO11452-4、ISO11452-7規(guī)定的傳導騷擾抗擾度測試，干擾都是以共模的形式直接注入電纜上的。如果電纜是屏蔽電纜，那么干擾信號直接注入在屏蔽層上；如果電纜是非屏蔽電纜，則干擾直接注入在電纜中的各個信號線上。對于ESD和輻射抗擾度測試，電纜處于電磁場中時，此時電纜也可以成為接收天線，它與頻率的關(guān)系與其成為輻射發(fā)射天線時一樣，這樣電纜上會感應出噪聲電壓。與電纜輻射的情況相對應，電磁場在電纜上感應出的電壓也分為共模電壓和差模電壓兩種。共模電壓是電磁場在電纜與大地之間的回路中產(chǎn)生的，差模電壓是電磁場在信號線與信號地線（或差分線對之間）形成的回路中產(chǎn)生的。當電路是非平衡電路時，共模電流會轉(zhuǎn)換成差模電壓，對電路形成干擾。由于信號線與信號地線形成的回路面積很小，因此噪聲電壓仍以共模為主。

如果電纜很靠近地平面，那么電場分量垂直于地平面，磁場分量垂直于導線與地平面形成的回路時，電纜中產(chǎn)生的電磁場感應最強；如果電纜遠離地平面，那么電場分量平行于地平面、磁場分量垂直于導線與地平面回路時，電纜中產(chǎn)生的電磁場感應最強。雖然理論上電磁場在電纜上感應出的電壓也分為共模和差模兩種，但是在單個產(chǎn)品獨立運行時，電磁場在導線中感應出的電壓是以共模形式為主的。負載上的電壓以系統(tǒng)中的公共導體或大地為參考點，一般以系統(tǒng)中參考地平面為參考點。對于多芯電纜，這意味著電纜中的所有導體都暴露在同一個場中，它們上面所感應的電壓取決于每根導體與參考點之間的阻抗和感應電流。如圖4-39所示，兩種天線上的感應電流估算公式如下：

當L≤λ/4時，對稱振子天線上的感應電流

近似公式為：

當L≥λ/2時，對稱振子天線上的感應電流

近似公式為：

式中 I—對稱振子天線中心的電流（A）；

d—導體直徑（m）；

E—電場強度（V/m）；

FMHz—信號頻率（MHz）；

L—對稱振子天線長度（或2倍的單極天線長度）；

λ—信號波長（m）。

例如，一個麥克風的電纜長度為1m，直徑為5mm，當其暴露在頻率為27MHz、電場強度為1V/m的電磁場中時，電纜上的感應電流可以按如下方式計算：

由于麥克風只有一端與放大器相連，因此其等效模型近似于單極天線，等效對稱振子天線長度為2×1m=2m。

27MHz頻率的波長λ=300/27≈11m。由于等效對稱振子天線長度L=2m，則：

L＜λ/4

按照式（4.10），得電纜上的感應電流I為：

注：共模感應電流引起的共模電壓取決于電纜的負載阻抗。

4.3.4 電纜的寄生電阻、電容、電感對EMC的影響

即使不考慮場和天線的作用，通過下面幾個簡單的例子，說明在常用的頻率范圍內(nèi)，與理想狀態(tài)微小的偏差也會導致導體上所傳輸?shù)男盘柍霈F(xiàn)EMC問題。

● 直徑1mm的導線，在160MHz時，其電阻是直流狀態(tài)時的50多倍。這是趨膚效應的結(jié)果，已迫使67%的電流在該頻率處流動于導體最外層5Vm厚度范圍內(nèi)。長度為25mm、直徑為1mm的導線具有大約1pF左右的寄生電容。這聽起來似乎微不足道，但在176MHz時卻呈現(xiàn)大約1kΩ的負載作用。若這根25mm長的導線在自由空間中，由理想的峰-峰電壓為5V、頻率為16MHz的方波信號驅(qū)動，則在16MHz的十一次諧波處，僅驅(qū)動這根導線就要0.45mA的電流。

● 連接器中的引腳長度大約為10mm，直徑為1mm，這根導體具有大約10nH的自感。這聽起來也是微不足道的，但當通過它向母板總線傳輸16MHz的方波信號時，若驅(qū)動電流為40mA，則連接器引腳上的電壓跌落大約為40mV，足以引起嚴重的信號完整性和/或EMC方面的問題。

● 1m長的導線具有大約1VH的電感，當把它用于建筑物的接地網(wǎng)絡時，便會阻礙浪涌保護裝置的正常工作。

● 濾波器100mm長的地線的自感可達100nH，當頻率超過5MHz時，會導致濾波器失效。

● 4m長的屏蔽電纜，如果其屏蔽層以長度為25mm“豬尾巴”方式端接，30MHz以上的頻率就會使電纜屏蔽層失去作用。

可見，想要進行產(chǎn)品的EMC分析，就必須關(guān)注電纜所固有的電阻、寄生電容、寄生電感的影響。經(jīng)驗數(shù)據(jù)：對于直徑2mm以下的導線，其寄生電容和電感分別是1pF/in和1nH/mm。

4.3.5 敏感電路、EMI騷擾源的位置和共模電流的關(guān)系處理

綜上所述，電快速瞬變脈沖群、ESD等高頻瞬態(tài)共模干擾電流，在電纜接口或機箱被注入后，主要進入產(chǎn)品內(nèi)部的導體，再通過產(chǎn)品的各部分回到參考接地板。一方面，產(chǎn)品系統(tǒng)中的接地點與參考接地板直接互連；另一方面，在進行EFT/B、ESD等抗擾度測試時，電纜與參考接地板之間的寄生電容較大，使進入產(chǎn)品地（GND）系統(tǒng)的共模電流通常會通過電纜或接地點流入?yún)⒖冀拥匕濉＿@樣，電纜I/O連接器和接地點在產(chǎn)品中的位置決定外部注入的共模干擾電流的流向與大小。圖4-40是某一工業(yè)產(chǎn)品的共模瞬態(tài)干擾電流的分析（分析建立在電快速瞬變脈沖群測試原理的基礎上），圖中的箭頭線表示共模電流流動的方向。如果其中的一些電纜在產(chǎn)品中的位置發(fā)生改變，那么共模瞬態(tài)干擾電流的流向與大小也將改變。了解這一點，對分析機械架構(gòu)對產(chǎn)品EMC性能的影響有很重要的意義。

同樣，產(chǎn)品在工作時內(nèi)部的高頻信號也會因系統(tǒng)接地線的存在而與參考接地板形成各種共模回路。除了因系統(tǒng)接地線產(chǎn)生的共模回路，還會因電纜與參考接地板之間的寄生電容而形成共模回路。因此，電纜I/O連接器和系統(tǒng)接地線在產(chǎn)品中的位置也在一定程度上決定EMI共模電流的流向與大小。

既然電纜與連接器在產(chǎn)品中的位置是決定共模電流的流向和路徑的一個因素，那么在產(chǎn)品設計時，就可以考慮共模電流的路徑、敏感電路、騷擾源及連接器電纜四者之間的關(guān)系。通過合理地布置輸入/輸出連接器、電纜在電路板中的位置，可以使外界注入電纜的共模電流更少地流過敏感電路，也可以使內(nèi)部電路的騷擾源信號不流向外界電纜和連接器。一種比較有效的方法是：將那些流過共模電流的連接器、電纜集中放置在一個電路板的同一側(cè)，這樣可以使共模電流不流過整個電路板及其工作地（GND）。在電路板中分散放置連接器意味著EMC風險的增加。

圖2-50所示的電路板中，連接器與信號電纜位于電路板的兩側(cè)，當共模干擾信號從電源線中注入后，由于信號電纜與參考地之間的寄生電容或在信號電纜處存在接地，這時會有相當一部分的干擾共模電流流過整個電路板，整個電路板中的電路都會受到共模電流的影響。而當連接器與信號電纜位于電路板的同一側(cè)時，如圖4-41所示，共模電流的大小并沒有改變（信號電纜對地的阻抗也未發(fā)生變化），但共模電流的路徑發(fā)生了改變，即共模電流自電源線進入電路板后，又很快通過信號電纜對地的分布電容流入?yún)⒖冀拥匕澹罱K使得電路板的大部分的電路受到保護。當然，承載不同特性信號的連接器在同一電路板的同一側(cè)放置時，也應防止各個信號間的串擾，并對每個信號進行濾波。

同樣，利用以上所述例子也可以分析連接器與信號電纜放置在一個電路板的同一側(cè)和放置在電路板兩側(cè)對輻射發(fā)射產(chǎn)生的影響。如圖4-42（a）所示，可以很明顯看出，當產(chǎn)品不接地時，該產(chǎn)品將是一個很好的對稱振子天線模型，如果PCB內(nèi)的高頻信號回流地平面阻抗控制不好，那么就會產(chǎn)生電流驅(qū)動模式的共模輻射。在這樣的連接器電纜布置下，即使將電源線接地（通常產(chǎn)品只會設計一個接地點），也會存在單極天線的模型，如圖4-42（b）所示，可見這是一個失敗的EMC機械架構(gòu)設計。

當將電源線和信號電纜放置在PCB的同一側(cè)后，天線的模型發(fā)生了變化。如圖4-43（a）所示，在產(chǎn)品不接地的情況下，天線的模型由原來的對稱振子天線變?yōu)橐訮CB中工作地GND為參考平面的單極天線。從上一節(jié)關(guān)于天線輻射的原理可知，單極天線的輻射效率要比對稱振子天線的輻射效率低，這就意味著輻射發(fā)射水平降低。如圖4-43（b）所示，在產(chǎn)品接地的情況下，天線的模型將發(fā)生更大的變化，這時由于電纜在連接器處的接地，已將原來在產(chǎn)品不接地情況下在天線（電纜）接口處的驅(qū)動共模電壓短路，共模電流將不再流過天線（電纜），即輻射消失。

注：如果這兩個接口分別隔離，那么器件可以跨接旁路電路，高頻短接。

圖4-44為各種電纜都位于產(chǎn)品PCB同一側(cè)的例子。圖中，電纜都放置在PCB一側(cè)，并在I/O連接器處進行接地與濾波處理，遠端不接地。流入電纜的共模干擾電流都會在I/O連接器入口處流入大地或參考地，敏感電路受到保護。同樣，高速電路中的噪聲也不會流入I/O連接器及與I/O相連的電纜（電纜是等效發(fā)射天線）。另外，A/D轉(zhuǎn)換器將敏感電路和高速電路分散在其兩側(cè)，避免了兩者之間的串擾。這是一個比較好的設計。

雖然上述討論騷擾測試時電纜中的共模電流和抗擾度測試的共模電流是兩種原理，但是在具體設計方案上兩者并未出現(xiàn)矛盾。實際上在設計中也發(fā)現(xiàn)，抑止產(chǎn)生騷擾的共模電流的設計方法與抑止抗擾度測試時注入電纜上的共模電流的設計方法并不矛盾。抑止產(chǎn)生騷擾的共模電流的設計是為了讓產(chǎn)品內(nèi)部或電路內(nèi)部的噪聲或騷擾不向外面?zhèn)鬟f；抑止抗擾度測試時注入電纜上的共模電流的設計是為了不讓外界的干擾流入產(chǎn)品內(nèi)部或電路內(nèi)部，兩者只是方向不同。