你知道PCB的接地对机箱泄露有什么影响吗？

预习思考题

你在设计产品时，PCB上的信号地与金属机箱连接吗，你根据什么决定他们怎样连接？

PCB板上的信号地与屏蔽机箱的连接方式之所以会影响机箱的电磁屏蔽效能，主要是因为PCB板上的信号地的电流会有一部分分流到金属机箱的面板上。

如果金属机箱上有孔洞、缝隙之类的导电不连续部位，这些部位就会产生电磁辐射。这个道理与孔洞、缝隙的电磁泄漏相同，只不过在那里，面板表面的电流是电磁场感应出来的，这里是由PCB直接注入的。

在建造屏蔽室时，如果两块金属板之间的焊缝没有焊好，就会产生电磁泄漏。因此，屏蔽室完成后，在外部装修之前，需要对每个焊缝进行检查。

一种方法就是，从屏蔽室的某个面（例如顶面）的对角位置注入一个交流电流，然后用一个电磁场泄漏探头沿着焊缝检测，哪里能够检测到泄漏电磁场，哪里的焊缝就可能有问题。

我们用这个实验来观察地线电流的情况。

这个实验装置，我们并不陌生，在研究共模电流问题时见过。

左图是实验装置。一个电路的地线通过一个点，或者两个点与金属机箱的面板连接。我们观察流过机箱金属面板的电流。

在电路上有两个电流探头，其中P2检测到的是流过金属机箱面板的电流。

右边的两个图分别是电路一点接地（开关断开）和两点接地（开关闭合）时流过金属机箱面板的电流波形（最下边的红色波形）。

可以看到，接地状态不同，电流的波形完全不同。因此，面板上有孔洞、缝隙等，他们的电磁辐射也肯定不同。

我们再进一步分析一下PCB地线接地与机箱泄漏的关系。

前面论述了PCB接地状态对机箱电磁泄漏的影响所产生的机理，是因为一部分地线电流被分流到了金属机箱的面板上。

这种分流效应与什么因素有关呢？如果了解了影响电流分流的因素，我们就可以通过控制这些因素，来减小分流到机箱上的电流，从而减小泄漏。

图中，电流I2与电流I3的比值取决于I1-I2回路的阻抗，与I1-I3回路的阻抗，之间的比值。如果I1-I2回路的阻抗远小于I1-I3回路的阻抗，则电流I3可以很小。

为了减小I1-I2回路的阻抗，我们应该尽量减小I1-I2回路的面积。前面，我们已经讨论了控制回路面积对于降低差模辐射的重要性，这里又看到，控制回路面积可以减小地线电流向机箱面板分流。

另外，当电流I2流过PCB板上的地线时，会形成一个电压V，这个电压也会在机箱面板上产生电流，这也是一个泄漏源。因此，尽量降低PCXB板上地线的阻抗也是十分重要的。

我们把前面的单块PCB的场合扩展到两块PCB互连的情况。

如左图所示。两块PCB通过一根电缆互连，两块PCB上的信号地都与金属机箱的面板连接。

这时发生的情况与单块PCB的情况类似，但是往往更加严重。

一方面，由于电缆中的信号线的回路面积往往比线路板上的信号回路面积大，因此具有较高的阻抗，这会导致更多的电流分流到机箱面板上。

另一方面，互连导线上往往会有更大的共模电流，这些共模电流也会经过机箱面板。

因此，我们在机箱内部进行电缆的铺设时，要避免电缆跨过孔洞和缝隙，这会导致严重的泄漏。

右图是一个实际的机箱内部电缆的情况，可以看到大量的电缆跨过缝隙，这个机箱会产生较严重的电磁泄漏。

前面我们从金属机箱对PCB地线电流的分流的角度分析了PCB接地状态对机箱泄漏的影响。

PCB接地的位置对机箱的泄漏也会有一定的影响。具体情况如下。

如图所示，一块PCB上面外拖了一条电缆，这根电缆穿过机箱。

可以看到PCB上有两个可以接地的位置，一个是接地点1，另一个是接地点2.。由于PCB板上的地线噪声电压，当PCB在接地点1接地时，电缆上的共模电流会比在接地点2接地时更大，因此，导致的电磁泄漏也更大。

电缆上的共模电流会导致三种电磁泄漏。

第一种，如图中所示的，电缆上的共模电流通过面板形成回路，如果面板上的孔洞、缝隙，就会产生泄漏。

第二种，电缆穿过机箱面板，产生辐射发射。

第三种，这根电缆的旁边，有另外的穿过机箱面板的电缆，由于空间耦合的作用，使另外的电缆也产生更强的辐射。如右图所示，在一个面板上，往往会有很多电缆。

请大家记住一个PCB设计规则，这就是PCB应该在连接I/O电缆的位置设置接地点。