本文主要舉例分析產品內部信號線與電源線混合布線造成的EFT/B測試超標現象、原因分析，解決措施，思考與啟示。

1、現象描述:

某直流放大器產品, 在進行電源端口的電壓為1kV的EFT/B測試時, 放大器出現飽和 現象而失效?

有關EFT/B測試的原理，可以參考之前的文章《EMC 測試實質之共模傳導性抗擾度》

2、原因分析：

該直流放大器安裝在一塊PCB上, 為了安裝方便, 整塊PCB通過一條電纜與其他電路模塊連接起來, 如下圖所示：

這樣, 放大器的輸入/輸出信號線? 電源線? 地線被捆在一 起, 布置在一根電纜中?

根據磁場感應原理, 導體中流動的交流電流IL 會產生磁場, 這個磁場將與鄰近的導體耦合, 在其上感應出電壓， 如下圖所示：

受害導體中感應電壓由可以由下面的公式來計算：

 U =- MdIL /dt

式中M為兩個系統之間的互感。

M取決于騷擾源和受害電路的環路面積? 方向? 距離, 以及兩者之間有無磁屏蔽? 

通常靠近的短導線之間的互感在0.1~3nH之間? 

磁場耦合的等效電路相當于電壓源串接在受害者的電路中?

通常兩個電路之間有無直接連接對耦合沒有影響, 并且無論兩個電路對地是隔離的還是連接的, 感應電壓都是相同的?

同時, 導體上的交流電壓UL 產生電場, 這個電場與鄰近的導體耦合, 并在其上感應出電壓 ,如下圖所示：

在受害導體上感應的電壓可以由下面的公式計算 ：

U = C × Zi × dUL /dt

式中, C為線間寄生電容，Zi為受害電路的對地阻抗?

這里假設線間寄生電容阻抗大大高于電路阻抗?

噪聲似乎是從電流源注入的, 其值為 C×dUL / dt?

C 的值與導體之間距離? 有效面積及有無電屏蔽材料有關? 

典型例子是兩個平行絕緣導線, 間隔0.1英寸（2.54mm）時, 其寄生電容大約為50pF/m。

未屏蔽的中等功率電源變壓器的初? 次級間寄生電容為100~1000 pF?

寄生電容和互感都受騷擾源和受害導體之間的物理距離的影響? 

下圖描述了自由空間中兩平行導線之間的距離對其線間寄生電容的影響, 以及對地平面 (為每個電源提供回流通路) 上兩導體的互感的影響?

從圖中可以看出，隨著距離D的增加，其互容和互感都減小。

該放大器產品, 由于放大器的輸入/輸出信號線? 電纜線? 地線在一根電纜中, 而電纜較長, 因此導線之間的互感和線間寄生電容較大?

EFT/B 測試時, 由于EFT/B信號的高頻成分較多, 干擾能量會通過導線之間的互感和線間寄生電容耦合到放大器的輸入端? 

盡管這個放大器是直流放大器, 但設計者并沒有限制放大器的帶寬, 結果放大器對耦合到輸入端的高頻信號進行了放大? 

由于放大器的輸入線與輸出線之間也有較大的互感和寄生電容, 因此放大后的輸出信號又被耦合到輸入信號線上, 結果形成正反饋, 導致放大器飽和?

寄生電容使放大器飽和的原理如下圖所示：

3、處理措施：

按照上面的分析, 解決這個問題可以有兩個方案?

方案一：導線分開

首先可以將導線分開, 減小導線之間的互感和寄生電容。

特別是將電源線與放大器的輸入/輸出線分開, 并將放大器的輸入/輸出線也分開, 這樣可以避免試驗脈沖的能量耦合進入放大器的輸入端?

方案二：壓縮放大器的頻帶

壓縮放大器的頻帶, 使放大器對耦合進輸入端的高頻信號沒有響應? 

因為, 既然是直流放大器, 就應該使放大器僅對直流附近的信號有放大作用, 對高頻信號沒有放大作用?

但是考慮到產品實際現狀, 將導線分開會影響使用的方便性, 只能通過一條電纜將放大器接入系統?

如果更換一個帶寬較窄的放大器, 雖然可以解決這個問題, 但是更換器件, 可能會導致產品研發的周期變長?

因此為了解決這個問題, 應在放大器的外圍安裝濾波器件,

壓縮放大器的帶寬, 使放大器對耦合進輸入端的高頻信號沒有響應? 

頻率較低的信號耦合效率較低, 不會造成放大器飽和的問題? 

采取措施后的電路如下圖所示：

在放大器的輸入端安裝一個低通放大器, 這樣相當于壓縮了放大器的帶寬? 采取這個措施后, 放大器順利通過了EFT/B ±1 kV測試?

4、思考與啟示：

由前面的例子分析我們可以得到如下啟示： 

在進行放大器電路設計時, 在保證功能的前提下, 盡量壓縮電路的帶寬, 不要使用超過需要的帶寬。

在進行產品布線設計時, 要考慮不同信號線之間的耦合與串擾問題?