2.4 典型共模干扰在产品内部传输的机理

以电快速瞬变脉冲群测试为例，对于电源接口的电快速瞬变脉冲群测试，电快速瞬变脉冲群干扰信号是通过耦合/去耦网络中的33nF的电容耦合到主电源线上的；对于信号接口或I/O接口的电快速瞬变脉冲群测试，电快速瞬变脉冲群干扰信号是通过容性耦合夹中100～1000pF的电容耦合到信号线或I/O线上的。IEC61000-4-4标准规定的电快速瞬变脉冲群的干扰波形为5ns/50ns（50ns为脉冲半峰值时间），重复频率为5kHz，脉冲持续时间为15ms，脉冲群重复周期为300ms；ISO7637-2标准中的P3a和P3b波形规定的电快速瞬变脉冲群的干扰波形为5ns/100ns～5ns/200ns（100～200ns为10%脉冲幅度之间的时间），重复频率为10kHz，脉冲持续时间为10ms，脉冲群重复周期为100ms。单个电快速瞬变脉冲干扰波形的频谱主瓣在100MHz以内，即它的频谱是5kHz～100MHz的离散谱线，每根谱线的距离是脉冲的重复频率。

可见，施加干扰的耦合电容扮演了一个高通滤波器的角色，因为电容的阻抗随着频率的升高而下降，那么干扰中的低频成分不会被耦合到被测设备上，而只有频率较高的干扰信号才会进入被测设备。试验表明，电快速瞬变脉冲群的干扰一般不会损坏产品电路，但因为产品内部电路都有相应的电平和噪声承受能力，侵入产品内部的外来共模噪声在产品内部会转化成差模干扰电平，一旦这个差模干扰电平超过了电路、器件的某种容限，就可能导致电路不能正常工作，使受干扰设备工作出现故障，如程序混乱、数据丢失、逻辑回路不正常工作、数字系统的位错、系统复位、内存错误以及死机等，使产品性能下降或功能丧失。一旦对产品进行人工复位，或将数据重新写入芯片，在无电快速瞬变脉冲群干扰信号的情况下，产品又能正常工作。

电快速瞬变脉冲群干扰信号的带宽约为70MHz，以高频干扰为主要成分，其能量虽小，但是由于其频率高使干扰的“穿透力”很强。这种“穿透力”表现为通过各种寄生参数传导：

从传导“穿透”的角度分析，在进行电快速瞬变脉冲群等抗扰度测试时，需要把相应的瞬态干扰施加到被测设备的电源线、信号线或者机箱等位置。实践发现，产生电快速瞬变脉冲群等干扰问题的最主要原因是，电快速瞬变脉冲群干扰电流以共模的形式从电源系统或I/O接口流入产品内部，然后进入PCB，再从接地线或电缆、PCB对地的寄生电容，形成共模干扰电流回路。

当干扰共模电路流经集成电路或者信号线时，如果敏感的信号线或者器件，例如复位信号、片选信号、晶体等，正好放置在干扰电流路径范围内，就可能引起被测设备技术指标的下降，如干扰音频或视频信号，或者引起通信误码等；也可能引起系统复位，停止工作，甚至损坏器件等。由此可见，为了研究被测设备能否通过电快速瞬变脉冲群测试，就必须首先找出电快速瞬变脉冲群干扰在系统内部的电流路径，再找出该路径周围存在哪些敏感的信号线和器件（敏感点），之后可以采取改变产品架构或改善接地系统等方式以改变电流路径，或者移动敏感信号线和器件的位置等方法。一般情况下，一块PCB上只会存在少量的敏感点，而且每个敏感点也会被限制在很小的区域内。在把这些敏感点找出来并采取适当的措施后，就能提高产品的抗干扰性能。

因此，受试设备受到的干扰实际上是可见参考的传导与不可见寄生参考的传导（即辐射耦合）。中国国内的著名EMC专家钱振宇先生在其一篇《电快速瞬变脉冲群抗扰度试验的重复性和可比性》的文章中是这样描述的：“注入产品内部的干扰电流强弱还和被测设备与参考接地板之间的相对距离有关（它反映了受试设备与接地板之间的分布电容），被测设备离参考接地板越近，则分布电容就越大（容抗越小），反之亦反。由此可见，试验用的电源线长短，电源线离参考接地板的高度，乃至电源线与受试设备的相对位置，都可成为影响试验结果的因素。因此，为了保证试验结果的可重复性和可比性，注意试验配置的一致性就变得十分重要。”

另外，电快速瞬变脉冲群干扰单个脉冲的能量较小，单个脉冲也许不足以对设备中的正常工作信号叠加而造成故障，但脉冲群干扰信号具有对设备线路结电容充电的特性，当结电容上的能量积累到一定程度之后（即电压上升到一定的程度之后），就可能引起线路（乃至系统）的误动作。这一点也说明测试时脉冲群中脉冲个数的增加会增大干扰的强度，因此表现在试验现象中，线路出错会有个时间过程，而且会有一定的偶然性（不能保证间隔多少时间线路一定出错，特别是当试验电压达到临界点附近时）。很难判断究竟是分别施加脉冲，还是一起施加脉冲，设备更容易失效，也很难下结论设备对于正向脉冲和负向脉冲哪个更为敏感。实践表明，一台设备往往是某一条电缆线，在某一种试验电压，对某个极性特别敏感。实验显示，信号线要比电源线对电快速瞬变脉冲群干扰敏感得多。

由于电快速瞬变脉冲群具有突发、高压、宽频等特征，几乎可以覆盖EMC测试中除浪涌、电压跌落等低频测试外的大部分频率，因此电快速瞬变脉冲群测试是高频EMC测试中的典型代表，特别是那些共模性质的EMC测试，其干扰原理都是一致的，唯有干扰源的表现形式和干扰注入方式不同。为了简化EMC设计分析的方法，笔者通过长期实践，总结出一套以EMC测试原理为基础的产品EMC设计分析方法。具体内容将在以后的章节中一一展开。