【導讀】噪聲抑制主要是以使用屏蔽和濾波器作為典型手段，在噪聲傳播的路徑中實現噪聲抑制。為了有效使用這些手段，對電磁噪聲產生和傳播機制的充分了解就尤為重要。
就噪聲源而言，有三種因素: 噪聲源、傳播路徑及天線（假設噪聲干擾最終是以電磁波形式傳播，天線亦包含在內），如圖1(a)所示。如果是作為噪聲受害者，可以使用完全相同的原理圖，即圖1(b)中所示，只需將圖左右翻轉，并將噪聲源改為噪聲接收器。這就意味著可以認為產生和接收噪聲兩種情況的機制是相同的。
首先，將對噪聲產生的機制進行說明。
圖1 EMC的三個因素
噪聲源
有各種不同的情況會產生可以成為噪聲源的電流。例如，一個電路的運行需要某一信號分量而對其他電路產生了問題。另一種情況，盡管沒有電路需要此信號 分量，但也不可避免產生噪聲。有時噪聲可能是由于疏忽而造成的。當然，噪聲抑制的思維方式視每種情況而異。但如果您能了解特定的噪聲是如何產生的，則處理 將會變得較為容易。
在本章節中，我們將采用以下三種噪聲源典型案例，介紹產生噪聲的機制及一般應對策略。
(i)信號
(ii)電源
(iii)浪涌
信號成為噪聲源或受害方時
在文中，我們將主要用于傳遞信息的線稱為信號線。通常為了通過電路傳輸信息，總是需要一定量的電流，即使是非常小的電流。隨后，電流周圍便產生了磁場。當電流隨著信息而發生變化時，會向周圍發射無線電波，從而便產生了噪聲。
隨著信息量的增加，通過信號線的電流頻率也隨之增加，或可能需要更多的信號線。通常，電流頻率越高，或信號線數量越多，發射的無線電波強度就越大。因此，電子設備的性能越高、處理的信息量越大、電子設備中所使用的信號線越多，就越容易產生噪聲干擾。
傳輸信息的電路大致可分為模擬電路和數字電路，分別使用模擬信號和數字信號。從電路噪聲的角度出發對其一般特性做如下說明。
圖2 模擬信號和數字信號
[page]模擬電路
當模擬電路為噪聲源時，一般產生的噪聲較少，因為模擬電路使用有限頻率，并采用控制電流流動的設計情況較多。
但如果有能量外泄，則仍會產生噪聲干擾。例如，電視和廣播接收器采用一個具有恒定頻率的信號，此頻率稱為本地震蕩頻率，以便從天線接收的無線電波中有選擇 地放大目標頻率。如果此頻率泄漏到外部，則可能對其他設備產生干擾。為了防止發生此情況，調諧器部分會被屏蔽，或在線路中使用EMI靜噪濾波器。
圖3 使用EMI靜噪濾波器（穿心電容）的電子調諧器示例
相比之下，從噪聲受害方考慮，由于模擬電路經常處理微弱信號，哪怕微小的波動信息都會受到影響，電路往往容易成為噪聲受害方。例如，如果噪聲進入音 頻放大電路的第一級（從麥克風進入等），揚聲器會檢測到噪聲并進行放大，從而產生很響的噪聲。為了防止發生此情況，高靈敏音頻放大器會被屏蔽，或在線路中 使用EMI靜噪濾波器。
圖4 以EMC為例模擬電路的特性
數字電路
把數字電路作為噪聲源來看，由于在很短的時間內會發生0與1信號電平之間的轉換，其中包含了極寬范圍的頻率成分，因此數字電路很可能成為噪聲源。為了防止發射出噪聲，因此在數字信號中使用了屏蔽和EMI靜噪濾波器。但把數字電路作為噪聲受害方來看，只有0和1兩種狀態（之間沒有其他狀態）來表示信號，且具有相對較大的幅值。另外，即使有微弱的感應也不會影響信息，因此不太會成為噪聲受害方。但如果達到很高電平噪聲，則即使只有一瞬間，數據也會發生完全改變。因此，其對于靜電放電之類的脈沖噪聲是一個弱點。（靜電放電也簡稱為ESD）
圖5 數字電路對噪聲具有較高的承受力，但更容易發出噪聲
圖6 以EMC為例數字信號的特性
[page]電源成為噪聲源時
由于電源本質上就是一個電路，僅提供直流電或商用頻率，應該不太可能成為電磁噪聲的起因或途徑。但在許多情況中，其實際上成為了噪聲的起因或途徑。這是由于以下原因所導致的:
(i)即使電壓看似穩定，但其電流可能包含了大量的高頻電流以運行電路
(ii)由于電源線在電路中是共享的線路，因此噪聲會循環并會影響整個電路
(iii)特別是接地往往是整個設備共享的，并提供了一個共同的電勢，很難將其分離
(iv)由于電源是設備的能量來源，噪聲能量也會變大
電源產生噪聲的典型例子是接觸噪聲和開關電源。
接觸噪聲是噪聲的一種，是在用開關打開/關閉電源電流時在接觸點產生的噪聲（關閉時噪聲尤其強大）。由于產生了很高的電壓，且短暫而又高頻電流的流動傳播無線電波，所以會造成電路故障或導致周邊電子設備故障。
開關電源是通過使用半導體使電流間歇性流動，來改變電壓和頻率的一種電路。由于中斷電流部分產生高頻能量，當此能量泄漏到外部時便會造成噪聲干擾。例如， 圖7中所示的斷路器型DC-DC轉換器通過使用晶體管使直流電流間歇性流動而輸出電壓。此類間歇性電流內含高頻能量。盡管大部分能量通常被輸入電 容和/或輸出平滑電路所吸收，但即使是少量泄漏也會成為周邊電路的噪聲源。為了消除開關電源時產生的噪聲，除了輸入電容器和/或輸出平滑電路以外，還使用 了LC低通濾波器（通過改善輸入電容器和輸出平滑電路的性能，也可以抑制噪聲）。
除了DC-DC轉換器以外，驅動電機的逆變器也是能產生噪聲的開關電源的一種類型。
（斷路器型降頻轉換器的簡單模型）
圖7 由DC-DC轉換器產生噪聲的機制
相比之下，把電源作為噪聲受害方來看，電源是相對較難受到影響的電路。由于內部使用的能量較大，所以不容易受干擾的影響。
但電源可以是噪聲傳導的路徑。如圖8中所示，電源線是電子設備相互直接連接的導體，是噪聲的一個重要傳導路徑。例如，當電子設備受到噪聲影響時， 或當電子設備發射噪聲時，交流電源線便成為噪聲的出入口。因此，很多電子設備在電源線中使用了EMI靜噪濾波器。圖9所示為交流電源EMI靜噪濾 波器的配置示例。
由于電源所使用的EMI靜噪濾波器通常會吸取比信號電流明顯更大的電流，因此需要有大電流吸取能力的元件。
圖8 通過交流電源線連接電子設備
圖9 交流電源線EMI靜噪濾波器的配置示例
圖10 以EMC為例電源電路的特性
浪涌產生的噪聲
由于靜電放電或開關切換而意外產生的過高電壓或電流稱為浪涌。由于電壓和/或電流的電平明顯大于正常電路運行的情況，因此會引起故障或損壞電路。為了防止發生此情況，在浪涌會進入的線路中使用了浪涌吸收元件。
典型的浪涌是靜電浪涌、開關浪涌和雷擊浪涌等。浪涌是EMC措施的主要類別之一。總結如下:
[page]靜電浪涌
如圖11中所示，浪涌是一個短暫的噪聲，是當人體或設備中所承受的非常小（約數個100pF）的浮動靜電電容中積聚的電荷，釋放到電子設備 或周圍物體上時便會發生。盡管其能量很小，但其電壓會高到幾個kV或更高，且有較大電流瞬間流過。因此，如果直接施加在電路上，則會損壞電路。即使未直接 施加，但當信號線受到電磁感應或當電源或接地的電勢有波動，電路就可能會產生故障。
如圖2-2-12所示，為了減少靜電荷干擾，
(i)用絕緣體覆蓋以阻止放電，或者用金屬覆蓋轉移電荷。
(ii)通過一個不影響電路的通路釋放放電電流（釋放到大地，以免流入信號接地: SG）。
(iii)使用適當的浪涌吸收元件。
圖11 靜電浪涌的進入
圖12 靜電浪涌保護電路方法
開關浪涌
當因繼電操作或切換開關而使電流突然變化時（特別在關閉電路時），由于電路的固有電感，在接觸點會遭受瞬時高電壓。此現象稱為開關浪涌。由于產生了過高的電壓，因此會產生如圖13和14所示的電火花，或通過接觸點的浮動靜電電容與電感產生諧振，由于強烈的阻尼振蕩電流而可 以傳播無線電波。因此，會損壞共享電路的其他電子設備，或造成設備故障。由于此阻尼振蕩電流中包含高頻成分，因此會對收音機和電視機造成接收干擾。
由于產生阻尼振蕩電流的諧振是噪聲抑制中的一個重要課題，因此會在其他章節中作進一步說明。
除了繼電器和開關以外，由直流電機產生的噪聲也常常是由整流子切換電流而產生的。因此，這也可以認為是開關浪涌的一個類型。
如圖15所示，為了減少開關浪涌的干擾，
(i)在接觸點使用電容器、壓敏電阻和緩沖電路等浪涌吸收元件。
(ii)提供屏蔽切斷所有電磁效應。
(iii)將EMI靜噪濾波器用于噪聲傳遞線路和受影響電路。
為了只通過屏蔽和濾波器達到一定的改善，了解哪些部分會是噪聲的路徑和天線尤其重要。例如，在圖15中，僅屏蔽開關部分在大多數情況下不會有任何改善（由于屏蔽外部的線路起到了天線的作用，并發射大量無線電波）。
（拔出烤箱的電源插頭時發出火花，收音機發出噪聲）
圖13 由于開關浪涌產生噪聲干擾示例
圖14 產生開關浪涌的機制
圖15 開關浪涌的噪聲抑制示例
[page]雷擊浪涌
由于雷擊是一個自然現象，且具有巨大能量，要提供保護防止直接擊中是非常困難的。在許多情況下，不是提供保護防止直接擊中，而是使用電子設備進行保護，防止雷電感應。
雷擊感應是是當電子設備附近發生雷擊時，電源線或通訊線等相對較長線路上感應出的高電壓。產生雷擊感應的可能機制是: 由于雷雨云產生的電場，電荷感應到電線，然后電荷通過雷擊被釋放；或由于雷擊電流產生的磁場在電線中產生感應電動勢。直接雷擊并不厲害，但雷擊感應具有很 大的能量，足以損壞電路。因此需要進行保護。
為了提供保護防止雷擊感應，在電子設備電源線和通信線進出部分需要使用諸如壓敏電阻等浪涌吸元件。
圖16 沒有雷電直接擊中浪涌即可從電源線或天線導線進入
