接地后EMI干扰反而更严重的原因

接地通常被认为能够控制EMI。但是，有时候，虽然精心设计了接地，但是发现接地后，反而EMI性能更差了。 也就是说，接地没有解决问题，反而自己成为了接地的一部分。   安培定理告诉我们，电流是一个环路，总是会回到源头。 电流还可能会分成几个回路，然后再最终都回到源头。而每个回路上电流幅度的大小，与岔路本身的阻抗相关。 另外，一些不想要的电流，比如因为电源故障，闪电等产生的电流，也会从这些回路流过。

  电路中的电流回路，往往会被多个模块共享。 理想的电流回路的阻抗为0，这样在整个频谱范围内，回路中这处和那处的电势差为0. 但是实际上，所有的导体都会有阻抗。   不管什么时候，当电流流过具有阻抗的导体时，在导体上就会产生压降，进而产生共模电流，造成干扰。这种干扰耦合机制，称为共模耦合。   当我看到上面标红的句子时，刚开始我是不明白的。 不过，当我看了下面的内容后，再回过来看这句话，就懂了。所以看不懂，别着急，先放着，然后继续往下看。   举个下图的例子，来说明一下为啥。  

两个单端的电路，假设他们具有相同的电流参考回路，两个电路的回流都经过这个相同的路径。其中一个电路，噪声比较大；而另一个电路，噪声小，易受影响。 回路的阻抗用ZG来表示，这个值，包括电阻和电抗（通常情况下，是感抗）。  

基尔霍夫电压定律，告诉我们，环路上所有电压的和为0. 所以，可以得到：  

这个由电路1在回路上产生的电压，对于电路2而言，可以看成第二个电压源，进而在电路2的负载上产生了干扰电压Vi2。  

也就是说，电路1中的噪声比较大的电流，流过Ground时，这个噪声也被电路2感知到了。   最终，电路2的性能和ZL2上的SIR相关，所谓SIR，是signal to interference ratio的英文缩写。  

从上述式子可以看到，SIR和回流路径的阻抗相关，越小，则SIR越大。 所以回流路径阻抗，会导致产生共模电流，进而产生干扰。   再举个实例。  

如上图所示，两个单端电路被单根导线相连，然后有一个GND作为信号参考以及回流路径。  

这种结构的缺点很明显，由上面的分析可以知道，如果有噪声在ZG上产生噪声电压VG，这个噪声电压就会对电路产生影响。 比如说，一俩汽车，它的金属外壳，通常是作为电源电流的回流路径，让电流回到汽车电池的负端。 一般来说，当汽车启动引擎时，会产生很大的瞬态电流，这些电流会流经回流路径。这些瞬态电流会在回流路径的A处和B处产生电势差。这个电势差，则会影响接收端的性能。  

因此，如果因为接地而产生干扰耦合，主要是由于下面三个因素： (1) 公共回流路径的非零阻抗 (2) 多个系统共享一个公共回流路径 (3) 电路的容错度比较低

参考文献：Elya B. Joffe，Kai-Sang Lock。Grounds for grounding A circuit-to-System Handbook

编辑：黄飞