EMI/EMC设计讲座（五）映像平面的分割与隔离

，同时也可以提高ESD的免疫能力，因为当发生ESD时，它的导线电感值比较校对大多数应用而言，最好能将缆线屏蔽连接至BNC连接器外层，并且做360度的连接。这个连接器后盖（backshell）最后和一个隔离壁（bulkhead）面板结合，此隔离壁包含了一个金属面，可以和底盘的接地面连接。
　　

共模数据线过滤器可以和隔离的变压器结合，以延伸共模抑制（common-mode rejection）的效果。共模数据线过滤器（通常是螺旋管形）可以在模拟和数字讯号应用中使用。这些过滤器可以将在讯号线至I/O区块或缆线中传输的共模射频电流降至最小。如果在隔离区域内需要电源和接地，例如：一个键盘或鼠标需要+5 VDC，此时可以使用一个铁粉芯导线来穿越「壕沟」，藉此形成电源走线和一条回传走线，此回传走线的宽度是电源走线的三倍。使用一个共模的螺旋管体（toroid）来连接电源和接地，也是一种 合适的方法。必要时，二次侧的短路保险丝（为了保护产品的使用安全）可以位于铁粉芯的任何一边。有时，必须使用去耦合电容，来移除已经过滤过的I/O电源中的数字噪声。这个额外的去耦合电容之一端可以位于铁粉芯的过滤侧（输出端），另一端位于隔离的接地平面上。电源过滤组件可以跨越过「壕沟」，在电路板的最外侧边缘上。电源与接地走线必须彼此相邻，以减少射频接地回路的大小；如果它们分别位于「壕沟」的两侧，彼此相对的话，在它们之间就会产生射频接地回路。范例详如附图二所示。

　　　　　
图二：使用隔离法来跨越「壕沟」
　　

方法二：桥接
　　

这个方法是使用一个「桥接电路」，它位于一个控制区块与一个隔离区域之间。桥接的位置是位于「壕沟」无法流通的地方。透过它，讯号走线、电源与接地线都可以通过「壕沟」。如附图三所示。任何与I/O线路无关的走线如果通过了「壕沟」，就可能会造成射频辐射和ESD的问题。其所产生的射频回路电流，如附图四所示。射频电流必须沿着它们的走线路径「映像（image）」回来。在两个不同区域之间，会产生共模噪声。和方法一不同的是：电源和接地平面是直接连接至这两个不同区域之间。因此，这个方法形成了一个分割。
　　

使用桥接法的好处是和城堡被「城池」包围的好处类似。只有那些拥有「护照」的讯号，可以通过这个「桥梁」。由于射频返回电流必须沿着它们的走线路径「映像」回来，所以可以使磁通量最小化。这个映像返回路径是唯一的，而且只有一条返回路径存在----那就是「这座桥」。
　　

有时，只有电源平面是隔离的，而接地平面则可以透过「这座桥」被完整连接。这种技术常被使用于需要共同接地、或个别过滤的电路上，它们都需要稳定的电源。在这种情况下，通常会使用铁粉芯导线来跨越「壕沟」，但只有已经过滤过的电源可以这么做。这个铁粉芯必须位于桥梁区域，而且不能跨过「壕沟」。如果在隔离区域内不需要模拟或数字电源，则这个未使用到的电源平面可以再次被定义为第二个0V（接地）平面，且参考到主要的接地平面。当使用一个「分割平面（split plane）」时，必须保证穿越过「桥梁」的走线，确实沿着一个0V的参考（接地）平面而行，而且不是沿着分割的电源平面。
　　

当使用桥接法时，如果底盘和系统级设计有提供多点接地（multipoint ground），那最好能将「桥梁」的两端与底盘或框架（frame）一起接地。将进入口与「桥梁」接地，可以执行下列两项功能：
　　

1. 它可以移除在供电网络中的高频的共模射频成份（接地噪声电压），避免它被耦合至分割的区域内。
　　

2. 它可以移除涡流（eddy current），这种电流可能存在于底盘或适配卡插件箱（card cage）内。藉此，能够改善接地回路的控制。
　　

一个阻抗更小的路径可以当成射频电流的接地面，如果没有它，射频电流会经由其它路径到达底盘的接地面，譬如：在I/O缆线内的射频电流。

　　
图三：跨越「壕沟」的「桥梁」

　　
图四：不正确使用「壕沟」的例子
　　

将「桥梁」的两端接地也可以增加ESD的免疫能力。如果有一个高能量脉冲被注入至I/O连接器中，这个能量可能会跑到主控区域，并造成永久性的伤害。因此，这个能量脉冲必须经由一个阻抗非常小的路径，流向底盘的接地面。将「桥梁」的两端接地的另一个理由是，可以去 除射频接地噪声电压，这个噪声电压是由于分割区域和主控区域之间所存在的电压差造成的。如果射频共模噪声包含了高频的射频能量，则必须在每一个底盘接地点上，使用去耦合电容来移除此射频能量（交流波形）。附图四是当使用数字和模拟分割时，走线要如何绕线的情形。由于数字供电平面的切