【正文】 述了靜電放電事件中發(fā)生的充電過(guò)程。由于更快的電流上升速率和更大的幅度，因此會(huì)產(chǎn)生更強(qiáng)的靜電放電。阻尼特性取決于R 電弧 ，而回路的振蕩頻率取決于L電弧 和C指 。因此，只有當(dāng)輝光放電沒有發(fā)生時(shí)，靜電放電的最高頻率才取決于R 電弧 、L電弧 和C指 的量值。并且，經(jīng)過(guò)C人體 的放電電流中的任何高頻成分都趨向流過(guò)C鍵盤 ，而不是鍵盤的地線。不同的波形如圖3~7所示。所幸的是，我們可以用統(tǒng)計(jì)的方法來(lái)處理這個(gè)問(wèn)題。許多實(shí)驗(yàn)表明，在一個(gè)靜電放電事件中，會(huì)發(fā)生多次放電。C人體 上的電荷主要集中在腳跟處，在腳底表面也會(huì)分布一些?！　×硪粋€(gè)原因是可能是因?yàn)槿梭w向鍵盤移動(dòng)。對(duì)于(s數(shù)量級(jí)的快速再充電，流過(guò)地線的電流會(huì)對(duì)設(shè)備的工作產(chǎn)生一定的影響，構(gòu)成與靜電放電相關(guān)的頻率較低的噪聲源。在每個(gè)多次放電序列中，會(huì)有一個(gè)以上的低電壓放電，這會(huì)導(dǎo)致快速上升時(shí)間和高峰值電流，產(chǎn)生嚴(yán)重的問(wèn)題?！　§o電場(chǎng)的強(qiáng)度取決于充電物體上的電荷數(shù)量，和與其它電荷量不同的物體之間的距離。導(dǎo)體內(nèi)的電荷重新分布會(huì)加劇介電物質(zhì)的機(jī)化，甚至強(qiáng)度會(huì)達(dá)到將介質(zhì)擊穿的程度。另一個(gè)方法是在人體與器件之間放置一塊金屬擋板。（這相當(dāng)于系統(tǒng)中所有的設(shè)備都有金屬外客，電纜也是屏蔽的場(chǎng)合）　　金屬擋板的方法常被用來(lái)保護(hù)設(shè)備，一旦安裝好并接地后，其效果是很好的。在這種場(chǎng)合，金屬板是電荷源。 圖10靜電放電的輻射狀電流　　人體上的低頻放電電流的路徑是選擇一條電阻最小的路徑直接到地，如圖11所示。靜電放電產(chǎn)生的頻率的波長(zhǎng)可以在數(shù)厘米至數(shù)百米的范圍內(nèi)。電纜相當(dāng)于一根直天線，場(chǎng)的方向如圖所示。但是在近場(chǎng)區(qū)（距離天線1/6波長(zhǎng)以內(nèi)），電場(chǎng)和磁場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)弱是不可預(yù)測(cè)的。同樣，輻射電場(chǎng)也會(huì)在系統(tǒng)電路上感應(yīng)出電壓。另一方面，輸入電路往往對(duì)電場(chǎng)更敏感，必須對(duì)感應(yīng)電壓采取措施。這一點(diǎn)很重要。因此，必須對(duì)系統(tǒng)的所有部分采取防護(hù)措施。　　在編寫靜電放電抗擾性強(qiáng)的固件時(shí)一定要樹立的的一個(gè)觀念是“不確定性”?！　∷⑿拢骸　∵M(jìn)行刷新時(shí)，程序員不關(guān)心過(guò)去的情況，而僅是用確定的數(shù)據(jù)來(lái)保證今后的狀態(tài)?！　≡谶M(jìn)行刷新時(shí)，另一個(gè)需要考慮的因素是刷新的順序。如果狀態(tài)不對(duì)，程序應(yīng)該試圖對(duì)其進(jìn)行更正?！　z驗(yàn)函數(shù)通常可以分為3類?！　　?) 主程序應(yīng)定時(shí)檢查上面的定時(shí)程序，確認(rèn)其是否運(yùn)行正常（如果微處理器沒有內(nèi)置的計(jì)時(shí)器，可以使用外置的硬件“看門狗”電路。特別地，通常應(yīng)按以下步驟來(lái)完成復(fù)位：　　復(fù)位子程序堆棧指針。（如果有可能的話，空閑的內(nèi)存單元地址應(yīng)用于控制這個(gè)返回操作碼。通過(guò)在仿真過(guò)程中作這些變化且不影響結(jié)果，許多潛在的問(wèn)題都可以得以發(fā)現(xiàn)。方法8則與方法7帶來(lái)的效果相反。每個(gè)人都知道圖16中所示的環(huán)路，但要正確識(shí)別圖17中所示的環(huán)路則比較困難。插在底板（或母板）PCB上的PCB板，應(yīng)該有多個(gè)地線和電源線節(jié)點(diǎn)，且在連接器長(zhǎng)度方向上均勻布置。不過(guò)，這也許會(huì)產(chǎn)生很多平行地線。圖24表明了這種方法與減小環(huán)路面積　　使導(dǎo)線盡可能短是一個(gè)比是環(huán)路面積盡量小更容易實(shí)現(xiàn)的措施。之所以有這樣的效果，是因?yàn)榍笆龅母鞣N步驟都有助于減小各種PCB回路的阻抗差異。另外，如果發(fā)生放電，由于PCB板的地平面很大，電荷很容易注入到地線面中，而不是進(jìn)入到信號(hào)線中。如果X庫(kù)侖的電荷注入到電源線中，就會(huì)在電源線和地線間產(chǎn)生Y伏的電壓。六、PCB上的機(jī)殼地線的阻抗要低，隔離要好　　盡管PCB軌線上的阻焊層有利于隔離PCB走線，但阻焊層可能會(huì)導(dǎo)致插針孔發(fā)生電弧。當(dāng)然，有些時(shí)候，這些規(guī)則不能全部滿足。這適用于連接到機(jī)殼地上的所有物體，包括軌線；　　 機(jī)殼地線的長(zhǎng)度不應(yīng)超過(guò)其寬度的五倍；　　 使未絕緣的電路與操作人員可觸摸到的PCB區(qū)域或未接地的金屬物體相隔至少2厘米以上；　　 電源線與地線要么并排平行地放在PCB的同一層上，要么放在相鄰的兩層；　　 地平面和地線必須連成網(wǎng)格狀。5 電纜設(shè)計(jì)指南靜電放電（ESD）會(huì)產(chǎn)生靜電場(chǎng)效應(yīng)，電荷注入效應(yīng)和靜電放電電流產(chǎn)生的場(chǎng)效應(yīng)，這在第四章已論述過(guò)。所以，為了防止電荷注入到電子線路中，設(shè)計(jì)人員可以采取以下三種措施：　　A) 設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)，采取措施使操作員不能到達(dá)距離電子線路2cm之內(nèi)內(nèi)，或接觸與電子線路相距2cm以內(nèi)的未接地金屬物件；　　B) 將所有電子電路用比空氣更好的絕緣物質(zhì)進(jìn)行絕緣處理；　　C) 提供一個(gè)除了電子線路以外的另一個(gè)電荷注入對(duì)象。可加大電纜芯線的表面積來(lái)緩解這一問(wèn)題（這將在以下電纜屏蔽的講述中進(jìn)一步討論）。例如，鍍鋅鋼板機(jī)殼很容易用黃銅接線片與銅接地導(dǎo)線相連。很顯然，材料的選擇有一定的余地，但設(shè)計(jì)者在使用材料時(shí)一定要考慮其氧化性?！　∪欢?，對(duì)有些頻率成份，地線路徑的阻抗看起來(lái)卻相對(duì)較高。多數(shù)D型和DIN型連接器很不錯(cuò)，因此，機(jī)殼地線可方便地與外殼相連。因此，在場(chǎng)到達(dá)電纜內(nèi)部的其他連線前，屏蔽體的內(nèi)層可以減小靜電放電電流產(chǎn)生的場(chǎng)。　　　　* 如果會(huì)形成地環(huán)路，并且會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題（參考以下注釋）?！　∽⒁?，由于靜電放電電流的影響，電纜屏蔽層的外部會(huì)產(chǎn)生輻射噪聲。　　設(shè)計(jì)出來(lái)的單元電路如沒有機(jī)殼連接點(diǎn)，那么它不是一個(gè)完善的設(shè)計(jì)方案（第六章中討論）。耦合電容由待耦合的頻率決定。該電容與電纜已有的電容并聯(lián)，會(huì)耦合相當(dāng)寬廣的靜電放電頻率。在這種情況下，電纜內(nèi)的所有導(dǎo)線上將會(huì)有顯著的感應(yīng)干擾，當(dāng)然，共模鐵氧體將減小這種共模干擾。　　B. 陽(yáng)極（多數(shù)是正極）材料必須比陰極材料具有較大的未包裹表面。　　I. 如果采用鐵氧體磁珠，則應(yīng)將其安裝在電纜的接收端。最好是采取導(dǎo)電連接，但是如果需要阻止明顯的地環(huán)路問(wèn)題，那么就需要采用高頻（電容）連接?！　) 扁平電纜應(yīng)每隔一根導(dǎo)線設(shè)置一條邏輯地線，而敏感信號(hào)線則應(yīng)設(shè)置在地線之間　　即使屏蔽的扁平電纜也會(huì)有一些磁通量通過(guò)。因?yàn)槿魏纹帘味疾皇抢硐氲模F氧體內(nèi)的電纜屏蔽層上的靜電放電電流將在屏蔽層中的導(dǎo)線上感應(yīng)出反向電流。另一方面，大的電容具有極大的寄生電感，因此，它不能耦合高頻。這種方法能夠起作用，關(guān)鍵在于從未屏蔽電纜到各個(gè)輸入端口處的靜電放電輻射是否會(huì)比電纜屏蔽層通過(guò)電容至邏輯地產(chǎn)生的靜電放電噪聲耦合更大或更小?！　⊥瑯?，將電纜屏蔽層連接到機(jī)殼的一條長(zhǎng)“小辮” 也是一根發(fā)射天線。這會(huì)在兩個(gè)交流插座間形成地環(huán)路。不幸的是，這樣做雖然助于減小低頻（比如60Hz）噪聲問(wèn)題，但顯然會(huì)使屏蔽作為一個(gè)靜電放電路徑而失效?！　〉谒恼铝信e了九種減小天線耦合的方法，這九種方法中，僅方法6能有效地隔離電纜線。不過(guò)，在連接點(diǎn)，機(jī)殼地與其他電路線間通常會(huì)有空氣隙（連接器通常沒有氣密的縫隙）。整個(gè)地線路徑的阻抗在各個(gè)連接點(diǎn)必須實(shí)現(xiàn)阻抗匹配，這也是實(shí)際工作中不可能完全實(shí)現(xiàn)阻抗匹配的原因。不過(guò)，如果沒有電流流動(dòng)，電解腐蝕就不會(huì)發(fā)生。表1給出了部分電化學(xué)序列表，應(yīng)當(dāng)注意的是，每一項(xiàng)中所列的電動(dòng)勢(shì)有時(shí)可能會(huì)發(fā)生變化?！　〉降氐穆窂奖仨毐３值妥杩?。傳導(dǎo)噪聲包括直接的電荷注入以及電場(chǎng)和磁場(chǎng)感應(yīng)的電流。如果信號(hào)線的長(zhǎng)度達(dá)到30厘米或其以上，則必須在其旁邊放置一根地線，在信號(hào)線上方或其　　　相鄰面上放置地線也是可以的；　　 電源線與地線之間跨接的旁路電容器，彼此之間的距離不能大于8厘米（這樣每片集成塊可能會(huì)有多個(gè)旁路　　　電容相連）；　　 相互之間連線較多的元件要靠在一起；　　 所有元件必須盡可能靠近I/O連接器（注意，首先應(yīng)滿足第3條）；　　將PCB的空余部分全部填以地線（應(yīng)注意在每隔6厘米的地方進(jìn)行連接以產(chǎn)生地線網(wǎng)格）；　　1如可能的話，將饋送電源線或信號(hào)線從PCB板的邊緣中心處引出，而不應(yīng)從某一個(gè)角上引出來(lái)。　　 防止靜電放電電流產(chǎn)生的場(chǎng)帶來(lái)的問(wèn)題。　　B、 機(jī)殼地線的長(zhǎng)度不能超過(guò)其寬度的四或五倍。對(duì)于PCB設(shè)計(jì)，這主要指將電子儀器與可能的電荷源隔離開，也與連接器端口或感應(yīng)電流趨于集中的信號(hào)線相隔離。這將在電源線和地線間產(chǎn)生更多的寄生電容。下面講述的規(guī)則就與這個(gè)問(wèn)題有關(guān)，你會(huì)發(fā)現(xiàn)有幾個(gè)規(guī)則與前述規(guī)則相同。當(dāng)線路板為正方形時(shí)，這樣做的效果最明顯，當(dāng)線路板狹長(zhǎng)時(shí)，效果則不很明顯。然而，即使將電源線與地線并列分布，較長(zhǎng)的導(dǎo)線仍會(huì)導(dǎo)致較大的環(huán)路面積。圖25和26說(shuō)明了這種效果。　　F、 在電源線與地線間安裝高頻旁路電容。圖22 信號(hào)線與地線緊挨著布線　　可在與信號(hào)線相對(duì)的一面上布置地線面，如圖23所示。圖21表明了這一原則。圖18 電源與地形成的環(huán)路面積的減小　　B、多條電源及地線應(yīng)連接成網(wǎng)格狀。一、保持環(huán)路面積最小　　任意一個(gè)電路回路中有變化的磁通量穿過(guò)時(shí)，將會(huì)在環(huán)路內(nèi)感應(yīng)出電流。為了便于對(duì)系統(tǒng)硬件解決進(jìn)行討論，將系統(tǒng)上的靜電放電效應(yīng)劃分成以下三個(gè)部分：　　1. 靜電放電之前靜電場(chǎng)的效應(yīng)　　2. 放電產(chǎn)生的電荷注入效應(yīng)　　3. 靜電放電電流產(chǎn)生的場(chǎng)效應(yīng)　　盡管印刷線路板（PWB，通常也稱之為PCB）的設(shè)計(jì)會(huì)對(duì)上述三種效應(yīng)都產(chǎn)生影響，但是主要是對(duì)第三種效應(yīng)產(chǎn)生影響。這種情況下，在調(diào)試后，程序可以在仿真系統(tǒng)中具有“靜電放電加固”的性質(zhì)。從理論上講，內(nèi)存單元值可能會(huì)引起看門狗計(jì)數(shù)器停止計(jì)數(shù)，從而使處理器進(jìn)入死循環(huán)?！　≡趶?fù)位完成時(shí)才允許中斷，然后再重新啟動(dòng)計(jì)數(shù)器。實(shí)際上，由于靜電放電（ESD）而使錯(cuò)誤程序反向復(fù)位時(shí)，執(zhí)行硬件初始化程序不應(yīng)妨礙處理器的工作。除了備份以外，還可以使用糾錯(cuò)碼。當(dāng)進(jìn)入一個(gè)子程序時(shí)，保存標(biāo)牌，當(dāng)離開子程序時(shí)，檢查這個(gè)標(biāo)牌。應(yīng)該遵守的原則是，使系統(tǒng)處于最可能的狀態(tài)，而這個(gè)狀態(tài)應(yīng)該使問(wèn)題的危害最小。如前所述，一定要考慮在錯(cuò)誤條件下每條指令的順序。刷新時(shí)需要考慮的其它因素包括：　　A) 按照一定的時(shí)間間隔打開中斷使能端（在8049中是RETR，在8051中是RETI）　　B) 當(dāng)端口用于串行數(shù)據(jù)輸出時(shí)，刷新停止位的電平。如果會(huì)發(fā)生很嚴(yán)重的問(wèn)題，例如系統(tǒng)發(fā)生死鎖，則必須采取措施來(lái)避免問(wèn)題的發(fā)生?！　∪缤布系撵o電放電措施一樣，抗靜電放電的固件也是有代價(jià)的?！　‰m然靜電放電解決方案貫穿整個(gè)系統(tǒng)，但是如果不將系統(tǒng)從概念上分解為若干部分，分析將是十分困難的。一個(gè)典型的例子是場(chǎng)在電纜屏蔽層上感應(yīng)出電流。磁場(chǎng)會(huì)在低阻抗回路中感應(yīng)出電流，電場(chǎng)會(huì)在高阻抗線上感應(yīng)出電壓。通常高阻抗和低阻抗的天線都是同時(shí)存在的，因此兩種場(chǎng)也都存在。這是一個(gè)典型的環(huán)天線。并且，通常電纜是與金屬板聯(lián)在一起的，電纜往往呈螺旋狀，如圖12所示。對(duì)于設(shè)計(jì)而言，防止電荷注入和損壞是