【正文】 的導(dǎo)線必須緊緊地放在一起，最好僅使用一條粗導(dǎo)線。圖18示例說明了電源線與地線同集成電路連接的幾種不同方法?！　∠旅嬖敿?xì)闡述通過方法3 ～ 6和9解決問題的六條實踐法則及其原因所在。5. 本章及隨后幾章將討論靜電放電引起的系統(tǒng)問題的硬件解決措施。然而，如利用帶有偽程序的單片微處理器來進(jìn)行設(shè)計，那么地址總線將變得無效?！　∩鲜龃蟛糠钟懻摷俣ㄏ到y(tǒng)正處于執(zhí)行程序的狀態(tài)中（盡管不一定正確），`如果程序包括表格，處理器可能會盡力去執(zhí)行這些單元值并將其作為指令?！　∽柚箍梢纱a的傳輸。當(dāng)然，這種恢復(fù)能力通常不能與加電（或硬件）復(fù)位過程中的初始化程序不同，RAM不應(yīng)清除掉。特別，狀態(tài)標(biāo)志（特別是使能標(biāo)志）要保留有備份。　　　2) 如果不檢查堆棧指針（或在檢查堆棧指針的基礎(chǔ)上），可以使用“標(biāo)牌”來幫助發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行中的問題。這會丟失所有過去的數(shù)據(jù)。否則，經(jīng)過刷新的時鐘會使數(shù)據(jù)位丟失。絕不要認(rèn)為端口上還保留著上次寫入的數(shù)據(jù)。如果僅是僅發(fā)生一些暫時的或無關(guān)緊要的問題，如發(fā)光二極管閃爍，則不需要什么特殊的處理。通過適當(dāng)寫入的固件，不可恢復(fù)的設(shè)備故障（死鎖）通常可以避免，可恢復(fù)的故障也可以減少10倍。例如，如果電纜中每一條線端接方式不是完全相同，電纜上的共模噪聲會在電路輸入端變?yōu)椴钅Ｔ肼暋＿@是通過場在導(dǎo)體上感應(yīng)出電流或電壓，然后導(dǎo)體將電流或電壓傳導(dǎo)到場本身達(dá)不到的地方產(chǎn)生的。這意味著，無論系統(tǒng)電路的阻抗是高還是低，總會接收一種場。場的相對強(qiáng)度取決于許多因素，例如天線增益，但是通常，高阻抗天線更易輻射電場，低阻抗天線更易輻射磁場（這是很自然的，因為電場是由電壓產(chǎn)生的，磁場是由電流產(chǎn)生的）?！　D14給出了電纜上螺旋部分產(chǎn)生的場的方向?！　∏懊嬉呀?jīng)說過，在鍵盤的上面有一塊金屬板，但是鍵盤上按鍵需要較大的開孔（現(xiàn)實世界中的殼體很少是完全的屏蔽體，因為總會有各種各樣的開口，即使沒有開口，不同部分結(jié)合處的縫隙也總是存在的）。在本例中，低頻電流被旁路到地，因此鍵盤和系統(tǒng)的其它部分可以免受這種高能電流的損害?！　≡谇懊娴撵o電放電模型中，放電脈沖中的高頻成分主要是由手、臂和鍵盤的電容產(chǎn)生的放電電流引起的。這個問題在第8章進(jìn)一步討論。無論使用哪種屏障，靜電場的問題都不能解決。這時，原來存在于人體與設(shè)備之間的能量會轉(zhuǎn)移到IC這類內(nèi)部器件之間。許多文獻(xiàn)上稱，人體的電壓可以達(dá)到30kV。雖然我們使用的例子很簡單，但是實際的大多數(shù)系統(tǒng)要復(fù)雜得多。這就是，較高電壓的靜電放電和較低電壓的靜電放電都比中等電壓的靜電放電造成的問題嚴(yán)重。這時電弧間隙較小，激發(fā)電弧所需要的能量也較低。放電間隔要大于200ms，R人體 和L人體 的就必須很大。請再看一下模型，如果R人體 和L人體 的值較大，則即使C人體 上還有電荷，C臂 和C指 也會發(fā)生完全放電。過去使用的簡單RC模型忽略了這一點(diǎn)。典型放電的完整波形如圖8所示（虛線表示有電暈放電影響時的波形）。如前所述，C指 的放電電流會產(chǎn)生很高的頻率。另外這個并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的電容大于C指 。但是，較細(xì)的手指也會在較低的電壓形成輝光放電。R電弧 和L電弧 并不是常數(shù)，在電弧發(fā)生過程中是發(fā)生變化的。這首先形成一個離子導(dǎo)電通路，然后形成電弧，這時開始了主要的放電過程。甚至一根導(dǎo)線的電感也會嚴(yán)重影響結(jié)果。設(shè)備上不同部位的電位差如果太大，會造成集成電路等器件的損壞（這意味著并不只有靜電放電會帶來危害）。當(dāng)人體接近鍵盤時，會在鍵盤上靠近人體（手臂）部位感應(yīng)出相反的電荷。人體組織，除了皮膚以外，是十分良好的導(dǎo)體，因此在人體的其它部分會產(chǎn)生與腳上電荷極性相反的電荷?！　∨c充電過程相反的過程是回放電流。這通常稱為摩擦充電。靜電放電的基本模型作者：日期：靜電放電1. 靜電放電模型要完全理解靜電放電（E電弧D）事件，必須首先了解靜電放電產(chǎn)生的原因。這時，電荷會在地毯和鞋之間移動，具體移動方向取決于鞋子和地毯材料的分子結(jié)構(gòu)。當(dāng)人在地毯上行走時，鞋子上的電荷越來越多，直到鞋子存不下為止。鞋跟上的靜電荷會產(chǎn)生一個靜電場，在這個靜電場的作用下，腳跟處會感應(yīng)出極性相反的電荷，于是人體上的電荷要重新分布?！　∠旅?，再把實例中的鍵盤加入到討論中。這個電場會在設(shè)備上感應(yīng)出不同的電壓。這意味著在設(shè)計用來模擬這個模型的靜電放電發(fā)生器時要非常仔細(xì)。當(dāng)人的手指靠近鍵盤時，手指與鍵盤之間的場強(qiáng)會很強(qiáng)，導(dǎo)致空氣擊穿。如圖2所示，基本模型保持不變，僅在電弧放電路徑上與C指 并聯(lián)了電阻和電感。較小的手和較細(xì)的手指具有較小的C指 ，而從理論上講，較小的C指 具有較高的頻率。但是，這個并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的放電電流不僅僅流過R 電弧 和L電弧 ，也流過R 臂 和L臂 ?！　 、L 和C 的值決定了放電電流的波形。圖4 高頻圖5 低頻圖6 欠阻尼圖7 過阻尼　　計算機(jī)仿真和實驗都表明波形不是過阻尼就是阻尼很大的振蕩，這取決于人體的具體位置和大小。另一個重要的事實是，C指 、C臂鍵盤 、C臂 、L臂 和R臂 對高頻的產(chǎn)生有很大影響。導(dǎo)致這種多次放電的因素有2 ~ 3個。但這只能解釋多次放電之間的間隔為(s級的現(xiàn)象，更長的間隔則說不通。直到手指距離鍵盤更近時，電弧才會再次發(fā)生。多次放電的現(xiàn)象可以解釋另一個許多實驗員觀察到的現(xiàn)象。下面仍用這個例子來討論靜電放電的影響，但得出的結(jié)論具有一般性。有時電壓會更高，達(dá)到12~15kV。雖然靜電場本身會造成問題，但放電的后果更嚴(yán)重，因為這有直接注入電荷的效應(yīng)。這時，靜電放電事件是向金屬板注入電荷，而不是器件。不幸的是，人們對低于數(shù)千伏的電場或放電是毫無察覺的，因此當(dāng)他對設(shè)備造成損壞時，甚至他還不知道。這種場合，金屬板不再是主要的電荷源，而僅是電流的一個路徑。圖11 流向地的靜電放電電流　　在了解放電電流的路徑和頻率的基礎(chǔ)上，可以分析它們對電子系統(tǒng)性能的影響。下面還以鍵盤為例，看一下電子系統(tǒng)中的天線是怎樣形成的。由于人體所帶電荷的極性通常是未知的，因此在后面的圖中將方向省略。這意味著，對于大多數(shù)靜電放電頻率而言，鍵盤內(nèi)的大部分電子器件處于近場，大多數(shù)電子系統(tǒng)也是這種情況。同樣，低阻抗天線更易接收磁場?！　≡诜治鲮o電放電的影響時，還要記住，場不僅對系統(tǒng)內(nèi)的電路會產(chǎn)生直接的影響，而且還會產(chǎn)生間接的影響。不幸的是，由于幅度、相位和頻率成分的變化不同，原始的共模噪聲總是會在系統(tǒng)的某一點(diǎn)變?yōu)椴钅Ｔ肼暋！　‰m然固件設(shè)計不能防止系統(tǒng)中器件的損壞，但是能夠有效地避免一些非永久性的損壞。例如，當(dāng)使用一個索引寄存器時，應(yīng)該問一下，如果這個索引發(fā)生錯誤時，會發(fā)生什么問題。即使這個端口從上次更新以后一直沒有改寫，也要進(jìn)行這個步驟。例如，在同步輸入/輸出中，數(shù)據(jù)線一定要在時鐘線之前刷新。雖然系統(tǒng)的狀態(tài)可能有疑問，但是將系統(tǒng)徹底初始化并不是一個好方法?！　) 檢驗程序流是否正確：　　　1) 在主程序中，在子程序返回前，要定期檢驗子程序堆棧指針，以確認(rèn)子程序在預(yù)定的范圍內(nèi)運(yùn)行?！　) 檢驗存儲的數(shù)據(jù)和信息是否正確　　　1) 定期對保留的項目進(jìn)行表決，如果沒有一致性，進(jìn)行初始化?！　∪绻陨洗胧┚荒苷_檢查，則要求能自動恢復(fù)?！　?fù)位計數(shù)器。）當(dāng)然，這個邏輯分析儀也能夠發(fā)現(xiàn)程序其他部分的死循環(huán)。應(yīng)用這些原理，與固件相關(guān)的靜電放電問題相對來說會很少的。不管是電場還是磁場，使用方法1 ～ 6與9都會取得一定的效果，但PCB設(shè)計的解決方法主要取決于方法3 ～ 6和9的綜合使用。 圖17 電源線與地線構(gòu)成的PCB回路　　與其試著去找出所有可能的環(huán)路，還不如采取下列步驟來減小環(huán)路面積：　　A、 電源線與地線應(yīng)緊靠在一起以減小電源和地間的環(huán)路面積。圖19 典型的PCB地線結(jié)構(gòu)圖20 地線網(wǎng)格　　上述步驟A和B既可減小電源與地之間的環(huán)路面積，同時也可減小環(huán)路天線的效能，下面講的步驟C和D將降低天線及信號線的效率。一個例子如圖22所示。　　當(dāng)然，電源線與地線彼此靠得越近，濾波電容的效果就越不明顯。有關(guān)設(shè)計步驟如下：　　a) 使所有元件緊靠在一起，PCB設(shè)計人員不應(yīng)將元件過于分散而占用更多的面積；　　b) 在相關(guān)的元件組，相互之間具有很多互連線的元件應(yīng)彼此靠得很近。因此，串入到這兩條路徑中的共模噪聲在幅度上也很接近，產(chǎn)生的差模噪聲極小。（然而，即使泄放到地的電荷也可能損壞器件，應(yīng)采取措施加以避免）四、加強(qiáng)電源線和地線之間的電容耦合　　電源線與地線間的耦合通過兩種方式來實現(xiàn)，這在前面已經(jīng)提到過。當(dāng)然，這個較小的電壓造成損壞的可能性也相應(yīng)減小。另外，如果機(jī)殼地線的阻抗很低，靜電放電電流易于通過，就不會發(fā)生電弧。本章開始部分提出三類潛在的靜電放電危害可用于確定處理靜電放電問題的一般順序。尤其是雙面PCB板，也就是說，PCB板的第一層可以布水平的地線，而第二層可布垂直的地線，必須至少每隔6厘米放置一個過孔以將兩者相連（當(dāng)然，在小于6厘米的地方進(jìn)行連接是更好的，地平面比地線網(wǎng)格要好一些）；　　 所有信號線必須在地線面邊緣或地線以內(nèi)13毫米以上。本章中將討論如何處理系統(tǒng)電纜來解決靜電放電問題。而措施3主要取決于系統(tǒng)電纜的設(shè)計。連接點(diǎn)處的的銹蝕可以產(chǎn)生與趨膚效應(yīng)差不多的阻抗作用，為了防止銹蝕并使電纜的阻抗較低應(yīng)考慮以下幾個準(zhǔn)則：　　A) 彼此接觸的物體應(yīng)在電化學(xué)序列上相容　　在潮濕的環(huán)境中，電勢不同的金屬物體間會發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其程度取決于接觸物件的電勢差的大小。電解腐蝕一般是電流通過電解液從在一個金屬物體流到另一個金屬物體時發(fā)生。理想情況下，良好的阻抗匹配可保證對泄入到地的系統(tǒng)能量的影響最小，但事實上這是不可能的。否則，將在系統(tǒng)的機(jī)殼地與其他線間發(fā)生飛弧放電。　　采取以上步驟減少傳導(dǎo)帶來的問題后，就需要考慮輻射引起的問題。許多設(shè)計人員對所謂的“地環(huán)路”問題太看重。典型的例子就是計算機(jī)與打印機(jī)間的互連。電纜屏蔽層僅屏蔽其內(nèi)部的導(dǎo)線，使之免受靜電放電噪聲的干擾。這決不是一個理想的解決方案，也不可能提高靜電放電的抗擾性能。因此，再增加幾百皮法的電容影響不是很大?！　‰娎|電容的有關(guān)討論隨之又帶出來有關(guān)電纜電感濾波的問題（典型情況是采用鐵氧體磁珠）?！　) 如果在電纜信號線上安裝鐵氧體磁珠，當(dāng)將其置于信號線的接收端時，其效果最佳，這樣可濾除信號線拾取的噪聲?！　.