顺利通过EMC试验（二十三）文字版

预习思考题

你的产品在进行EMC试验时，I/O电缆上出现问题的情况多吗？

有经验的设计师一定知道，设备的I/O电缆是最容易导致电磁兼容试验失败的因素。所以，在实际中，经常看到一些设备在做辐射发射试验时，不连接I/O电缆。有些设计师还理直气壮的说，连上这些电缆肯定通过不了呀！

他们不知道，不连接电缆虽然能够通过试验，但是这些结果是没有用的，因为设备实际使用时，是需要连接这些电缆的。

所以，我们说I/O电缆也是骚扰进入和传出设备的I/O接口。

特别是对于具有良好屏蔽机箱的军用设备而言，I/O电缆可以说是，除了电源线以外，骚扰进出设备的唯一路径。

I/O电缆不仅是PCB上的电路与外部接触的主要路径，也是设备内部空间与外部空间之间的主要联系路径。也就是，空间电磁波也可以通过I/O电缆实现内外的联系。

左图所示的是一个实际设备的情况，这种情况并不少见。这里，I/O接口内部有很长的导线。当外部的I/O电缆拾取到空间的骚扰时，就借助内部这些导线产生二次辐射，对内部电路形成干扰。

另外，内部PCB板产生的电磁辐射，也会耦合到内部的较长导线上，传导到外部，产生二次辐射，导致辐射发射超标。

我们分析一下I/O电缆是怎样影响设备的电磁兼容性的。

首先，看一下对RE的影响。

I/O电缆产生的电磁辐射主要源于电缆上的共模电流。共模电流产生与共模电压。共模电压来源于两个方面。

第一个方面，PCB板上的地线上的噪声电压，当PCB连接了I/O电缆时，这种地线噪声电压就是一种共模电压V1。

第二个方面，设备内部的骚扰源通过空间耦合，在I/O电缆上产生感应电压，这就是共模电压。

在这两个电压的驱动下，形成了共模电流，如图中的RE共模回路所示。

我们再看一下对RS的影响。

外部骚扰源（电磁波，或者直接通过电场/磁场注入）在I/O电缆产生了共模电压Vs。Vs产生了共模电流，共模电流的路径如图中的RS共模回路所示。

这个共模电流产生两种危害。

一种是在PCB的地线上产生噪声电压V2。这种噪声电压对于以地线电位为参考电位的敏感电路而言，显然是一种干扰。

另一种是通过空间耦合的方式，对敏感电路形成干扰。

通过前面的分析，我们知道，I/O电缆在设备的电磁兼容特性上，主要起着骚扰能量传输路径的作用。

因此，我们解决I/O电缆带来的电磁兼容问题，基本思路也是切断这种传输路径。

具体做法就是在I/O接口电路上采取滤波的措施。

图中，我们画出了在I/O电缆上安装滤波器的情况。

这里，滤波器将外部的骚扰能量阻挡住，并使它通过外部的路径返回骚扰源。滤波器还可以将内部电路产生的骚扰能量挡住，并使它返回内部骚扰源。

大家在一些电缆上经常会看到铁氧体磁环，这就是一种最简单的滤波器。后面我们会介绍铁氧体磁环的具体使用方法。

I/O滤波器是解决电缆电磁兼容问题的重要方法之一。很多人知道，解决电磁兼容问题的基本方法是滤波、接地、屏蔽。而对滤波的认识往往局限在电源线滤波上。实际上，信号线滤波也是重要的一个环节。

有一些具备一些电磁兼容知识的设计师，会在I/O接口电路上采取一些滤波措施，但是所获得效果并不理想。这是因为他们没有掌握I/O滤波器的关键。

I/O滤波器与我们传统的电路中的滤波器不同，传统的滤波器主要是针对差模信号而言的。而I/O滤波器主要针对共模信号而言。

前面我们分析了I/O电缆导致电磁兼容问题的原因，发现几乎所有的骚扰都是共模的，我们要对付的是共模电流。

而I/O 电缆上传输的信号都是差模的。

所以理想的I/O滤波器是，对共模骚扰产生很大的损耗，而对差模信号没有影响。

在实际中，很多设计师恰恰做了相反的事情，他们衰减了差模信号，而对共模骚扰却没有怎么衰减。