【EMC基礎篇③】噪聲的模式與行為，區別Earth與Ground的重要性

引發電子設備故障的噪聲和信號一樣，都是電能。

引發電子設備故障的噪聲和信號一樣，都是電能。電氣通信就是與這種難纏噪聲抗爭的歷史。不過，通過與噪聲問題的正面交鋒，如今的信息通信技術得以確立，我們的生活也由此豐富多彩了起來。在人與家電、汽車、醫療等優質服務密切相連的未來社會，噪聲對策技術將愈發地重要。

雷達出現前的航空技術

通信所用的電波為波長從數厘米到數毫米的微波，智能手機雖然看起來沒有天線，但實際上還是內置了各種用途的天線。

20世紀初期的無線通信采用的是長波到中波的電波。由于當時的收信機靈敏度低，因此會將長度100米到1000米的天線，樹立到離地面100米以上的高度。如此巨大的天線在遠處也很顯眼。在戰時，無線通信就是軍事的生命線。因此，在一戰時期的歐洲，無線通信天線就成了被優先攻擊的對象。

戰斗機發動機火花塞的放電火花會產生噪聲電波，因此在一戰時，為了探測接近的戰斗機，人們發明了超外差技術，將噪聲電波的頻率進行轉換和檢測。

在20世紀電氣通信技術史上留名的美國電氣工程師E·H·阿姆斯特朗在一戰時擔任通信部隊的軍官，奔赴了歐洲戰場。為了保護重要的通信天線，他想出了能預測來襲敵機的妙案。之前介紹過，馬可尼的早期無線通信利用了放電火花產生的噪聲電波，飛機發動機火花塞也會因為放電火花而產生噪聲電波。他的想法是，只要接收到噪聲電波，就能發現靠近的敵機了。不過，遠處的飛機發出的噪聲是微弱的高頻波。因此，他發明了將收到的高頻噪聲電波轉換為低頻并增幅再進行檢測的方法。這就是此后被應用到收音機和電視等設備中的超外差技術。

盡可能的縮小Ground的電勢差

我們周圍的電子設備或多或少地會發出噪聲，并受到外部輻射噪聲的干擾。不過，只要用金屬殼包裹住電子設備，以電磁波形式飛來的噪聲就會被阻擋。這是因為金屬殼不會接收噪聲電波并放它入內。在屏蔽、反射、旁路、吸收的四種噪聲對策中，最好理解的就是這種屏蔽法了。此時，金屬殼若連接大地 （Earth），就能讓大地吸收噪聲電波能量，進一步提高效果。電子設備的噪聲測量等使用的電磁屏蔽室，也為了阻斷外來噪聲而全身裹有金屬，且連接大地。

雖然我們常說“接地” （Earth），但準確來說，電子設備的金屬殼和底盤，信號返回線路采用的電路板等其實屬于“Ground”。另外，金屬殼和底盤等稱為Frame Ground （框架接地），電路板稱為Signal Ground （信號接地）。 買電子元器件現貨上唯樣商城

在電子設備方面，有必要嚴格地區分Earth和Ground。這是因為，即使是Ground接地，Ground和Earth之間的基準電勢間仍有微小差異，會造成噪聲。這種情況在Frame Ground和接有模擬電路、數字電路、功率電路的Signal Ground之間也會發生，有必要通過設置基準點等細致操作，減少Ground之間的電勢差。

電路板有時會成為輻射噪聲的天線

“在合適的位置，Ground需要盡可能粗短。”這是電路板設計的第一原則。之所以將Signal Ground與底盤等Frame Ground連接，也是為了增大Ground的面積。但如果是靠螺絲等方式連接，螺絲松落的話，那里就會產生輻射噪聲，需多加注意。帶鋸齒的菊花墊片和彈簧墊片也是為了確保更好的接觸狀態才使用的。此外在電路板方面，還需要注意“不能讓信號電路和作為Signal Ground的返回線路構成大面積的電路循環”。這是因為這種循環會形成天線，產生高強度的輻射噪聲。電子設備有很多印刷電路板，其反面和內層為Signal Ground，信號電路則在正面。Signal Ground中流動的返回電路會選擇電阻最低的最短距離。因此，它會在信號電路正下方流動，這樣就能減小天線循環的面積，抑制輻射噪聲的產生。

以上就是3篇關于噪音和EMC對策的科普

審核編輯：湯梓紅