【正文】 　　D. ?！　‰娎|電容的有關(guān)討論隨之又帶出來(lái)有關(guān)電纜電感濾波的問(wèn)題（典型情況是采用鐵氧體磁珠）。這決不是一個(gè)理想的解決方案，也不可能提高靜電放電的抗擾性能。典型的例子就是計(jì)算機(jī)與打印機(jī)間的互連。　　采取以上步驟減少傳導(dǎo)帶來(lái)的問(wèn)題后，就需要考慮輻射引起的問(wèn)題。理想情況下，良好的阻抗匹配可保證對(duì)泄入到地的系統(tǒng)能量的影響最小，但事實(shí)上這是不可能的。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(gè)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(shì)不同的金屬物體間會(huì)發(fā)生電化學(xué)腐蝕，其程度取決于接觸物件的電勢(shì)差的大小。本章中將討論如何處理系統(tǒng)電纜來(lái)解決靜電放電問(wèn)題。本章開(kāi)始部分提出三類(lèi)潛在的靜電放電危害可用于確定處理靜電放電問(wèn)題的一般順序。當(dāng)然，這個(gè)較小的電壓造成損壞的可能性也相應(yīng)減小。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?！　‘?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。一個(gè)例子如圖22所示。 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(lái)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。應(yīng)用這些原理，與固件相關(guān)的靜電放電問(wèn)題相對(duì)來(lái)說(shuō)會(huì)很少的?！　?fù)位計(jì)數(shù)器?！　) 檢驗(yàn)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)和信息是否正確　　　1) 定期對(duì)保留的項(xiàng)目進(jìn)行表決，如果沒(méi)有一致性，進(jìn)行初始化。雖然系統(tǒng)的狀態(tài)可能有疑問(wèn)，但是將系統(tǒng)徹底初始化并不是一個(gè)好方法。即使這個(gè)端口從上次更新以后一直沒(méi)有改寫(xiě)，也要進(jìn)行這個(gè)步驟。　　雖然固件設(shè)計(jì)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?！　≡诜治鲮o電放電的影響時(shí)，還要記住，場(chǎng)不僅對(duì)系統(tǒng)內(nèi)的電路會(huì)產(chǎn)生直接的影響，而且還會(huì)產(chǎn)生間接的影響。這意味著，對(duì)于大多數(shù)靜電放電頻率而言，鍵盤(pán)內(nèi)的大部分電子器件處于近場(chǎng)，大多數(shù)電子系統(tǒng)也是這種情況。下面還以鍵盤(pán)為例，看一下電子系統(tǒng)中的天線是怎樣形成的。這種場(chǎng)合，金屬板不再是主要的電荷源，而僅是電流的一個(gè)路徑。這時(shí)，靜電放電事件是向金屬板注入電荷，而不是器件。有時(shí)電壓會(huì)更高，達(dá)到12~15kV。多次放電的現(xiàn)象可以解釋另一個(gè)許多實(shí)驗(yàn)員觀察到的現(xiàn)象。但這只能解釋多次放電之間的間隔為(s級(jí)的現(xiàn)象，更長(zhǎng)的間隔則說(shuō)不通。另一個(gè)重要的事實(shí)是，C指 、C臂鍵盤(pán) 、C臂 、L臂 和R臂 對(duì)高頻的產(chǎn)生有很大影響?！　 、L 和C 的值決定了放電電流的波形。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。當(dāng)人的手指靠近鍵盤(pán)時(shí)，手指與鍵盤(pán)之間的場(chǎng)強(qiáng)會(huì)很強(qiáng)，導(dǎo)致空氣擊穿。這個(gè)電場(chǎng)會(huì)在設(shè)備上感應(yīng)出不同的電壓。鞋跟上的靜電荷會(huì)產(chǎn)生一個(gè)靜電場(chǎng)，在這個(gè)靜電場(chǎng)的作用下，腳跟處會(huì)感應(yīng)出極性相反的電荷，于是人體上的電荷要重新分布。這時(shí)，電荷會(huì)在地毯和鞋之間移動(dòng)，具體移動(dòng)方向取決于鞋子和地毯材料的分子結(jié)構(gòu)。這通常稱(chēng)為摩擦充電。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(huì)產(chǎn)生與腳上電荷極性相反的電荷。設(shè)備上不同部位的電位差如果太大，會(huì)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(huì)帶來(lái)危害）。這首先形成一個(gè)離子導(dǎo)電通路，然后形成電弧，這時(shí)開(kāi)始了主要的放電過(guò)程。但是，較細(xì)的手指也會(huì)在較低的電壓形成輝光放電。如前所述，C指 的放電電流會(huì)產(chǎn)生很高的頻率。過(guò)去使用的簡(jiǎn)單RC模型忽略了這一點(diǎn)。放電間隔要大于200ms，R人體 和L人體 的就必須很大。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(wèn)題嚴(yán)重。許多文獻(xiàn)上稱(chēng)，人體的電壓可以達(dá)到30kV。無(wú)論使用哪種屏障，靜電場(chǎng)的問(wèn)題都不能解決?！　≡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(pán)的電容產(chǎn)生的放電電流引起的?！　∏懊嬉呀?jīng)說(shuō)過(guò)，在鍵盤(pán)的上面有一塊金屬板，但是鍵盤(pán)上按鍵需要較大的開(kāi)孔（現(xiàn)實(shí)世界中的殼體很少是完全的屏蔽體，因?yàn)榭倳?huì)有各種各樣的開(kāi)口，即使沒(méi)有開(kāi)口，不同部分結(jié)合處的縫隙也總是存在的）。場(chǎng)的相對(duì)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(chǎng)，低阻抗天線更易輻射磁場(chǎng)（這是很自然的，因?yàn)殡妶?chǎng)是由電壓產(chǎn)生的，磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的）。這是通過(guò)場(chǎng)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(chǎng)本身達(dá)不到的地方產(chǎn)生的。通過(guò)適當(dāng)寫(xiě)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。絕不要認(rèn)為端口上還保留著上次寫(xiě)入的數(shù)據(jù)。這會(huì)丟失所有過(guò)去的數(shù)據(jù)。特別，狀態(tài)標(biāo)志（特別是使能標(biāo)志）要保留有備份?！　∽柚箍梢纱a的傳輸。　　上述大部分討論假定系統(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(huì)盡力去執(zhí)行這些單元值并將其作為指令。5. 本章及隨后幾章將討論靜電放電引起的系統(tǒng)問(wèn)題的硬件解決措施。圖18示例說(shuō)明了電源線與地線同集成電路連接的幾種不同方法。在這里，假設(shè)由于某種原因信號(hào)線不能移動(dòng)。因?yàn)榄h(huán)路面積已經(jīng)足夠小了。 圖26 安裝旁路電容的小環(huán)路面積　　圖26中所示的電路，由于將電源線與地線緊挨著放在一起布置，使得環(huán)路面積大大減小。另外，PCB設(shè)計(jì)也能采取措施減小由于靜電場(chǎng)和電荷注入所帶來(lái)的問(wèn)題。五、隔離電子元件與靜電放電電荷源　　在靜電放電效應(yīng)的討論中，曾指出注入到電子儀器中的電荷可通過(guò)隔離來(lái)解決。通常是采用以下順序來(lái)進(jìn)行考慮：　　 防止電荷注入到系統(tǒng)電路，因?yàn)檫@會(huì)造成損壞電路。　　在討論系統(tǒng)電纜的處理時(shí)，為方便起見(jiàn)，將第四章中所提出的三種靜電放電效應(yīng)重新整理成以下兩條效應(yīng)：　　　　* 輻射噪聲效應(yīng)　　　　* 傳導(dǎo)噪聲效應(yīng)　　輻射噪聲包括泄放電流產(chǎn)生的靜磁場(chǎng)，電場(chǎng)和磁場(chǎng)。電勢(shì)差越大，腐蝕就越嚴(yán)重。系統(tǒng)機(jī)殼地不僅包括其內(nèi)部連接線，而且也包括房屋內(nèi)交流電源線上的安全地等等。首要的輻射問(wèn)題是來(lái)自機(jī)殼本身的輻射，系統(tǒng)機(jī)殼地路徑的阻抗不匹配會(huì)產(chǎn)生駐波，駐波會(huì)使電場(chǎng)和磁場(chǎng)沿系統(tǒng)電纜的分布，因此，必須采取一些方法來(lái)減小系統(tǒng)內(nèi)其他信號(hào)線上這些場(chǎng)的效應(yīng)。當(dāng)然，關(guān)鍵一點(diǎn)是，計(jì)算機(jī)與打印機(jī)都通過(guò)交流插座連接到安全地（“綠色線”）。實(shí)際上，有時(shí)，這反而可能會(huì)引起靜電放電問(wèn)題。從靜電放電的立場(chǎng)上看，在設(shè)計(jì)良好的屏蔽電纜上安裝共模鐵氧體濾波器不總是一個(gè)好的辦法。（最好是完全屏蔽的）　　E. 將電纜屏蔽層在兩端與機(jī)殼相連?！　. 采用屏蔽電纜，且將其屏蔽層連接到機(jī)殼地。而且，人體電容在150pF左右，當(dāng)應(yīng)用3900pF的耦合電容后，體表20kV的電荷將會(huì)減小到小于1kV的水平。然而，如果別無(wú)選擇，邏輯地只得充當(dāng)電纜屏蔽層一端的機(jī)殼接地點(diǎn)。這時(shí)，可將電纜屏蔽層在一端金屬連接到機(jī)殼上，而另一端則通過(guò)一高頻電容器連接到機(jī)殼上。另一種方法是機(jī)殼地用一個(gè)與其他連接器完全分離的連接器，這種情況下?！　∪绻刹扇〈胧┛刂撇牧系难趸挖吥w效應(yīng)，則影響靜電放電電流的主要因素是高頻靜電放電頻率處的電纜的傳輸線效應(yīng)?！　∫痣娎|阻抗增加的另一個(gè)原因是連接點(diǎn)處的接觸阻抗。正確地布置系統(tǒng)電纜和進(jìn)行屏蔽設(shè)計(jì)可有助于解決這三種效應(yīng)帶來(lái)的問(wèn)題。這時(shí)，必須有意識(shí)地對(duì)一些東西進(jìn)行取舍。如果電源線與地線間的電容增加一倍，X庫(kù)侖的電荷將僅僅產(chǎn)生Y/2伏的電壓。例如，規(guī)則一中的步驟D特別有用，因?yàn)檫@樣處理會(huì)使信號(hào)線與相關(guān)地線的回路阻抗幾乎相等。 是高頻電容，其作用也很有限。為了避免這個(gè)問(wèn)題，如前所述，可采用地平面或地線網(wǎng)格，而不采用單條地線。 圖16 簡(jiǎn)單的PCB回路這種方法并不總是有效的，但帶有特殊問(wèn)題的系統(tǒng)是不允許的?！　?fù)位FIFO指針。當(dāng)處理器沒(méi)有按時(shí)將計(jì)時(shí)器復(fù)位時(shí)，外置電路會(huì)將處理器復(fù)位）?！　∵M(jìn)行復(fù)位（或初始化）時(shí)一定要非常謹(jǐn)慎。例如，在從8409的端口讀取數(shù)據(jù)時(shí)，一定要先向端口寫(xiě)入數(shù)據(jù)。3. 固件和軟件設(shè)計(jì)原則4. 看到這個(gè)題目后，許多讀者會(huì)吃驚，在對(duì)付靜電放電方面，除了眾所周知的硬件方法以外，固件和軟件也起著重要的作用。而在輸出電路中，電壓和電流的效應(yīng)都要考慮。對(duì)于1GHz，1/6波長(zhǎng)為5厘米。由于四分之一波長(zhǎng)天線是效率最高的（即使1/16波長(zhǎng)的天線，其輻射也是十分可觀的）， ~ 150m長(zhǎng)的導(dǎo)線都可以是高效的天線。第二組，接地線上的電流會(huì)使人體上的電荷與大地的電荷均等。當(dāng)然，這個(gè)金屬擋板與器件之間必須有良好的絕緣，使它與器件之間不會(huì)發(fā)生放電。人體上的電壓通常會(huì)達(dá)到8~10kV。無(wú)論如何，當(dāng)人體初始電荷較高時(shí)，多次放電更容易發(fā)生。因此，R人體 包含了皮膚電阻，其阻值是較大的。一定要記住的一個(gè)事實(shí)是，靜電放電時(shí)間產(chǎn)生的能量很大，頻率很高（高達(dá)5GHz）。鍵盤(pán)地線中的電流僅限于C人體 放電電流中的低頻成分。C指 的量值取決于手指和手的大小。下面要討論放電過(guò)程。　　比充電更重要的一個(gè)因素是放電之前存在與人體和設(shè)備之間的靜電場(chǎng)。不要忘記，還有人體這樣一個(gè)導(dǎo)體存在。當(dāng)人在地毯上行走時(shí)，鞋跟會(huì)與地毯碰撞接觸。許多文獻(xiàn)都給出了摩擦生電的排序表，說(shuō)明什么物質(zhì)可以從什么物質(zhì)吸引電子。例如，假設(shè)鞋跟從地毯吸引電子，地毯上留下了正電荷，鞋子上帶負(fù)電荷，這些負(fù)電荷會(huì)將人體上的正電荷吸引到腳上，于是人體的其它部位剩下負(fù)電荷?！　∥覀儗⒈纠械娜梭w和鍵盤(pán)用圖1所示的模型來(lái)表示。　　雖然在電弧發(fā)生之前手指向鍵盤(pán)逼近的速度并不重要，但是在電弧發(fā)生期間手指逼近鍵盤(pán)的速度卻非常重要。輝光放電的發(fā)生會(huì)嚴(yán)重影響放電波形。C臂 和C臂鍵盤(pán) 的放電產(chǎn)生較高的頻率?！　D9是一個(gè)忽略了人體實(shí)際情況的簡(jiǎn)單RC模型。人體似乎達(dá)不到這樣高的數(shù)值。之所以會(huì)這樣，是因?yàn)榭焐仙龝r(shí)間和高尖峰信號(hào)才是造成問(wèn)題的主要原因。但這是假設(shè)身體的最小輝光放電放電半徑為1厘米。使用金屬擋板時(shí)的不同點(diǎn)是，當(dāng)放電發(fā)生后，電場(chǎng)是在擋板和器件之間，而不是在人體和器件之間。這些高頻電流是金屬板內(nèi)的電荷再分布電流。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。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。一個(gè)典型的例子是場(chǎng)在電纜屏蔽層上感應(yīng)出電流?！　∪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。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(kāi)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。應(yīng)該遵守的原則是，使系統(tǒng)處于最可