静电电荷注入问题分析

解决电荷注入问题的一个方法是在人体和器件之间放置一块绝缘屏障。只要这个屏障不被击穿，就不会发生放电。另一个方法是在人体与器件之间放置一块金属挡板。当然，这个金属挡板与器件之间必须有良好的绝缘，使它与器件之间不会发生放电。这时，静电放电事件是向金属板注入电荷，而不是器件。无论使用哪种屏障，静电场的问题都不能解决。使用金属挡板时的不同点是，当放电发生后，电场是在挡板和器件之间，而不是在人体和器件之间。要彻底解决静电场的问题和电荷注入问题，必须将系统（包括电缆）完全包围起来，或者将金属挡板接地。当金属板与大地连接后，金属板上的电荷会泄放掉，从而消除静电场。将系统完全包围起来的金属壳体可以保证没有任何电场到达系统，即使壳体的外表面充满了电荷也没有关系。（这相当于系统中所有的设备都有金属外客，电缆也是屏蔽的场合）在前面的静电放电模型中，放电脉冲中的高频成分主要是由手、臂和键盘的电容产生的放电电流引起的。这些高频电流是金属板内的电荷再分布电流。另外，在这个模型中，由人体对地电容形成的放电电流主要导致低频成分，并携带了大部分放电能量。这些低频电流是地通路电流。金属板上的高频再分布电流的物理路径取决于人体和金属板的位置，并呈现辐射状，如下面左图所示。人体上的低频放电电流的路径是选择一条电阻最小的路径直接到地，如下面右图所示。当然这个描述是近似的，实际情况要更复杂一些。在了解放电电流的路径和频率的基础上，可以分析它们对系统性能的影响。在本例中，低频电流被旁路到地，因此键盘和系统的其它部分可以免受这种高能电流的损害。对于设计而言，防止电荷注入和损坏是最基本的要求。但是，这些电流（特别是高频电流）产生的场仍然会有严重的影响。在分析静电放电的影响时，还要记住，场不仅对系统内的电路会产生直接的影响，而且还会产生间接的影响。这是通过场在导体上感应出电流或电压，然后导体将电流或电压传导到场本身达不到的地方产生的。一个典型的例子是场在电缆屏蔽层上感应出电流。如果电缆屏蔽层没有良好端接，感应电流会穿进本来屏蔽良好的机壳。这时，尽管原始的场不能穿透机壳，但通过电缆上的感应电流，场还是会对机壳内的电路造成影响。另一个需要注意的问题是共模噪声会转化为差模噪声。这一点很重要。因为如果共模噪声在整个系统中都保持共模形态，则对系统的实际影响很小。不幸的是，由于幅度、相位和频率成分的变化不同，原始的共模噪声总是会在系统的某一点变为差模噪声。例如，如果电缆中每一条线端接方式不是完全相同，电缆上的共模噪声会在电路输入端变为差模噪声。