【EMC基礎篇②】噪聲的根源和種類，追蹤看不見的噪聲

今后預計還會不斷出現各種先進技術，電信號的傳導也需要達到與之相符的高速大容量。而且，這些信號還必須保證高安全性和可靠性。

無現金支付 （手機支付）、可優化暖氣和照明等耗電量的智能家居、電動汽車和自動駕駛技術、搭載AI畫面識別技術的自動安檢設備和機器人——我們周圍的環境正發生急速的變化。為這些技術提供支持的正是大量的電信號傳導。今后預計還會不斷出現各種先進技術，電信號的傳導也需要達到與之相符的高速大容量。而且，這些信號還必須保證高安全性和可靠性。

實際上，電信號和噪聲都是電磁能量，因此電子化生活越是便利，電子設備就越需要噪聲對策。

噪聲的兩種類型：傳導噪聲和輻射噪聲

我們周圍的電氣電子設備多少都算是噪聲的產生源，看不見的噪聲與熱量有類似之處。眾所周知，熱的移動分為傳導、對流、輻射三種。保溫瓶的內部是真空的雙層構造，這是為了防止空氣的熱傳導和對流。不過，輻射熱屬于電磁波 （紅外線），即使真空也無法阻斷。因此，杯子里面會鍍上銀膽，反射紅外線，提高保溫效果。

作為電磁能量，噪聲也根據傳遞方式大致分為傳導噪聲和輻射噪聲。傳導噪聲通過電源線、信號線、印刷電路板的電路等，與信號一起移動。輻射噪聲無需介質，以電磁波形式飛散。

傳導噪聲的入侵線路相對比較明確，但和信號類似，難以識別。電信號一般會以電壓變化的方式傳導，但噪聲也是這種變化的一部分，會與電信號融合。

電路板和地面間的靜電結合，以及線路間的電磁結合會成為噪聲的傳輸路徑。此外，電路板若直接存在電勢差，就會形成大型的電流循環，成為噪聲傳輸路徑。并且，傳導噪聲還會變為輻射噪聲，輻射噪聲也會變為傳導噪聲。

電腦內部充滿了無用電磁波

輻射噪聲比傳導噪聲還要令人難以捉摸。即使沒有線纜連接，輻射噪聲也會找機會侵入其它電子設備，系統內的噪聲會變為系統間的噪聲，擴大影響范圍。在高頻電流的電路中，線路的電感等成分會產生無用的電磁波，這也屬于噪聲。由于電磁波的輻射量與頻率的平方成正比，所以時鐘頻率高達Ghz的電腦等設備等成為了輻射噪聲的主要產生源之一。

上一篇推文中也提到過，噪聲對策的基本方式包括 （1） 屏蔽 （2） 反射 （3） 吸收 （4） 旁路。電腦本身包裹的金屬外殼，就是為了防止無用電磁波的泄露。不過，CD和DVD的取出口、散熱通氣口、金屬板的接縫處等位置會形成“窗口”，無用電磁波會從此逃出。此外，與周圍設備連接的線纜哪怕掉了一塊皮，也會形成天線，輻射無用電磁波。電信號和噪聲本質上是相同的東西。如果沒有在產生源采取對策，之后就無從挽救了。如果只是“臨陣磨槍”，反而會“賠了夫人又折兵”，讓噪聲進一步增加。

兼顧生成噪聲和侵入噪聲的EMC

噪聲也會通過靜電結合與電磁結合的方式擴大。有電流的導體附近若存在其它導體，就會構成看不見的電容器 （浮游容量），并產生誘導電壓。這稱為靜電結合。高頻電流流動時，其導體也會隨之產生電壓變化，造成輻射噪聲和傳導噪聲，對設備造成負面影響。 買電子元器件現貨上唯樣商城

電磁結合是磁場引發的誘導現象。交流電路的旁邊若有其它電路，產生的磁場變化就會導致電流。這可以根據法拉第電磁誘導法則推導，和變壓器是相同的原理。磁場的時間性變動越激烈、兩個電路循環的面積越大、兩個電路越接近，電磁結合所誘發的噪聲電壓就越大。連接印刷電路板的導線采用雙絞線的原因是，導線產生的磁場影響會因此被減弱。雙絞線構成的一個個小圈所產生的磁場會交替地呈相反方向，讓磁場抵消，從而減少輻射噪聲。

電場變化產生磁場，磁場變化產生電場

環狀電場和磁場交替連接，跨越空間的話就形成了電磁波

在電路元件高度集成的電子設備中，靜電結合和電磁結合會復雜地交錯，線路的信號因此就能輕松地侵入其它線路。這稱為“串擾”，隨著電子設備的小型化，電路板上的噪聲問題也開始激增。為了減少噪聲影響，人們常采用屏蔽線。屏蔽線確實對靜電結合與電磁結合都有效，但在此之前，需要在電路配置上花費工夫，例如讓電壓、電流變動大的導線遠離，讓導線交叉而不并行等。

電子設備是不可能根除噪聲的。正因如此，兼顧生成噪聲和侵入噪聲對策的EMC方案變得愈發重要了起來。那么，噪聲的模式與行為有哪些？為何Earth與Ground的區別很重要？我們將在下一篇推文中繼續講解。

審核編輯：湯梓紅