本专题将对屏蔽与防护电路中的常见问题进行汇总。通过讨论干扰型噪声，分析噪声源、耦合通道与接收器三环节之间的关系，并以屏蔽为核心讲解抑制干扰的方法。 由于内容过多，本专题将会按照目录进行一一阐述。如有问题，欢迎大家在评论区给我留言！
目录：
- 容性耦合噪声
- 静电屏蔽指导原则
- PS——Analog and Digital shield short
- 磁场感应噪声
- 有源屏蔽和防护
- 总结
降低噪声耦合的方法之一是“屏蔽”，本文重在说明如何正确利用屏蔽降低噪声，主要包括容性耦合噪声、磁耦合噪声以及有源屏蔽和防护，同时提出指导原则与注意事项。
首先需要明确：屏蔽问题终究可以合理并解决，并不神秘，但是处理实际问题时并不总是直截了当，必须具体问题具体分析；第一步必须识别噪声源、接收器和耦合介质，该步如果判断错误，屏蔽和接地设计就会出错，最终效果可能适得其反，甚至节外生枝。
屏蔽作用可从两方面理解：第一，屏蔽可以将噪声限制在某一有限的区域内，从而避免其扩散并影响周围电路，不过如果噪声返回路径规划和实施不当、接地错误或者连接不正确，则屏蔽所捕获的噪声仍然产生不利影响；第二，对于系统内噪声，可以在关键电路周围实施屏蔽，以避免噪声侵入电路的敏感部分，利用金属盒子将电路包裹起来，以及利用电缆芯线的金属包层均为应用实例，同时连接屏蔽的位置和方法也很重要。
1、容性耦合噪声（PS——Capacitive Coupling）
对于源自电场的噪声，屏蔽工作原理如下：外部电位V1所产生的感应电荷Q2无法存在于封闭导电表面之内，具体如图1所示。
图1 电荷Q1无法在封闭金属壳内感应电荷
由于不同电路之间的相互作用或者寄生效应，杂散电容耦合可等效为图2所示电路。图中Vn表示噪声源（如开关晶体管、TTL门电路等），Cs表示杂散电容，Z表示接收器阻抗（如高增益放大器输入端与地之间的旁路电阻），Vno表示加在Z上的输出噪声电压。
图2 噪声源与附近阻抗之间的容性耦合等效电路
该电路的噪声电流为，则在接收器上产生的噪声电压为
。如果
，
（阻性），并且
频率时的
，则输出噪声为
（等于
满摆幅的0.2%，对于12位模数转换器，相当于
的误差，
%）。即使杂散电容很小，也会对敏感电路产生影响。当今电子系统通常包含低功耗（阻抗更高）、高速（节点杂散电容更小、信号边沿更陡峭、信号频率更高）和高分辨率（输出噪声容限更小）电路，因此噪声问题尤其应该引起重视。
对图2电路实施屏蔽后其等效电路变如图3所示，假设屏蔽体阻抗为0，则在环路 内流动的噪声电流为
，而在环路
内的噪声电流为0——因为该环路中没有信号源。由于噪声电流为0，因此负载
上的噪声电压为0，如此敏感电路就被屏蔽体保护起来，不受噪声源
影响。
图3 噪声源与阻抗Z之间加入屏蔽体之后图2的等效电路
有无屏蔽体容性耦合测试电路分别如下图所示：有屏蔽体时RL2两端电压近似为零——屏蔽体发挥功效；无屏蔽体、高频时RL1电压约为1V——与噪声源幅度相同；当输入信号为100mV/1.3megHz时，有屏蔽体的负载电压V(C2)约为1.5uV、无屏蔽体的负载电压V(C1)约为20mV——屏蔽体效果明显。
a、无屏蔽体测试电路
b、有屏蔽体测试电路
噪声容性耦合测试电路
交流仿真设置
频域测试波形
瞬态仿真设置
瞬态测试波形与数据
静电屏蔽指导原则：
a、发挥静电屏蔽体作用时必须将其连接到被屏蔽电路的参考电位上，如果信号参考电位为机壳或大地（即与金属机壳/框架和/或大地相连），则屏蔽体必须接机壳或大地；但是如果信号参考电位不是大地，那么即便将屏蔽体接地也起不到屏蔽效果。
b、屏蔽导线必须单点连接到信号参考电位，如下图所示。
图4 电缆屏蔽体的接地方法
c、如果屏蔽体被隔断成多个部分——例如使用连接器，应该将各部分首尾相接，然后单点连接到信号参考电位，如下图所示。
图5 隔断的屏蔽体必须相互连接
d、电路系统中需要测量的独立信号有多少，屏蔽体就要有多少，二者必须一一对应。每路信号都要有专用屏蔽体，除非多个信号源采用相同参考电位，否则任何一个屏蔽体都不要与其它屏蔽体相连；如果系统中有一个以上的信号地，如下图所示，那么各屏蔽体应分别连接到相应参考电位。
图6 多路信号应该使用各自屏蔽体，各屏蔽体应连接到相应信号参考电位
e、屏蔽体决不能两端接“地”，两个“地”之间可能存在电位差，导致屏蔽体中产生电流，如下图所示，该屏蔽电流激发的磁场将在屏蔽体内感应出噪声电压。
图7 屏蔽体决不能多点接地
f、屏蔽体内决不能有电流（后文所述情况除外），因为该电流将在被屏蔽体保护电路中产生感应电压。
g、屏蔽体与参考电位之间决不能存在电位差（本文后面所述防护电路除外），因为该电位差将会容性耦合至屏蔽体内，若屏蔽体上电压为Vs，则此时电路如下图所示。
a 屏蔽体电位Vs
b 等效电路
图8 屏蔽体与参考电位之间不能存在电位差
Vs产生的输出噪声电压为：
其中V1表示开路信号电压，Ro表示信号源阻抗，Csc表示屏蔽体与被屏蔽电路之间的容抗，Req表示Ro与负载RL的等效并联电阻。假设1.5MHz频率时的Vs=1V，Csc=200pF（10英尺电缆），R0=1000Ω，并且RL=10kΩ，则输出噪声电压为0.86V；该原则经常被忽视，但屏蔽体上的电压可能带来很大麻烦。
h、深入研究并掌握屏蔽体所捕获的噪声电流如何返回至“地”，如果返回不当，屏蔽体上就会产生电压，继而耦合至其它电路或者耦合至其它屏蔽体；为使电感最小，屏蔽体的返回路径必须尽量短。
未完待续，敬请关注！