接地和屏蔽过程往往令人捉摸不定，各种感慨并不鲜见。但实际上，它是一种从不变化的过程，人们对电磁耦合机理了解越多，就越明白这纯粹是一项严谨的工程原理。严谨的数学和逻辑过程可以消除或减少电磁干扰(EMI)问题，获得理想的机械性能。下面，随小编一起探索电磁耦合机理及减少电磁干扰的解决办法吧!
耦合形式及解决方案
干扰信号主要通过五种途径来耦合至信号：电容耦合、磁耦合、射频(Rf)耦合、直接耦合、PWM。
01 电容耦合
电容耦合又称电场耦合或静电耦合，是由于分布电容的存在而产生的一种耦合方式。
解决办法
对于高 dv/dt 信号，比如驱动器的 PWM，只要将上升时间降至电抗以下，就可以阻断电容耦合的因素。
02 射频(Rf)耦合
如果不加以注意，很容易产生射频(RF)信号。只要产生火花间隙，就可能产生 RF 信号。所产生的电压信号不太可能在用户端造成问题，因为距离小于½波长;但随后产生的磁场可能导致严重问题。另一个问题是，该信号处于传播途径中，可能干扰其他设备。
辐射噪音的近场影响和远场影响
解决办法
传输或接收辐射信号离不开天线。天线产生两种场，E-场为电场，H-场为磁场。两者在天线上同相时，互相支持并保持谐振关系，有时称为共振。在信号的传输和接收有关的两种场中，在近场区域必须使用磁屏蔽，以防止磁场外溢并被接收到;在远场区域中，仍可使用电压天线来接收信号，并可看到信号特性。
03 磁耦合
伺服驱动器和电源的 PWM 信号通常是导致信号进入不必要区域的罪魁祸首。其棘手之处在于其高能量，足以通过其场启动设备。此外，PWM 经长电缆传送至电机，一旦电缆选择、接地、屏蔽和连接不当，后果会非常严重。
解决办法
由驱动器、电缆和电机组成的运动控制系统，包含有电感、电阻、电容、电流、正向电压和 BEMF 电压。这些复杂的无功载荷可能不像想的那样发挥作用。一旦确定运动控制系统存在问题，解决方法是限制振荡的影响，用磁屏蔽来屏蔽该电缆，并在源端(驱动器)和电机终端接地。
04 直接耦合
最常见的直接耦合噪音源之一是：作为参考或返回的接地未按预期参考接地。这在敏感的高增益电路中尤为普遍。使用中性线的电源系统就是一个例子，如果无意将电源线连接至接地线而不是中性线，设备仍会运行，除可能发生危险之外，还可能在接地线上产生意外噪音，从而对接地线所连接的全部设备产生负面影响。
解决办法
正确连接系统，同时在敏感设备的输入端过滤此类电源干扰。这类电源干扰相当常见。Shaffner、APC 或类似滤波器足以解决这个问题。
05 PWM
产生 EMI 噪音的复杂条件有电机电感、电机电阻、电缆电容、绕组的屏蔽和电容效应等。另外，还叠加了难以预测的 PWM 对 BEMF 电压施加的影响，并且这种影响越来越显著。通过电子仿真程序：建模——标准仿真——优化方案等步骤，我们了解到 PWM 的共模噪音以及该 dv/dt 的电压尖峰会导致电机或驱动器发生电气故障，从而损坏绝缘。同时，振荡在桥内所有晶体管的 PWM 中都普遍存在。任何负载不平衡都会导致电流经 RLC 电路从振荡源流入地面，本质上为接地。如果具有电感较低的接地路径，则通常会导致一些前沿泄漏至返回信号。
PWM 振荡标准仿真
解决办法
至少需要三种手段才能避免上述问题：
1、减少发射
2、屏蔽接收机，打破耦合
3、强制电流经预期回路流入地面
通过上述手段，PWM 振荡会比原始自然振荡更容易屏蔽，但仍有部分明显振荡可能耦合入系统，应进一步减少振荡。另一种解决方案是使用缓冲电路。这将产生非常容易控制的 PWM 脉冲，而不会产生可能导致 EMI 噪音的剧烈振荡上升边沿。该 PWM 边沿的良性振荡在系统中为不可见噪音，足以视为解决方案。
小结
上述的内容表明，采用屏蔽、合适的电感和电容来处理噪音，并通过实现良好接地和降低振荡频率，可以很容易地消除噪音。可最大程度减少屏蔽和接地的工作量。从而帮助设备厂商最大限度减小噪音问题，同时不会显著增加系统成本。这是现有设计的卓越解决方案。
在设备制造期间先了解产生电磁干扰的耦合机理及相应的解决方案，可以最大程度减少电磁干扰问题。同时，预设降噪方法，要比在设备制造完毕之后尝试采用解决方案简单得多。
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（来源：科尔摩根）
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