0.引言
    隨著科學技術的發(fā)展，高分子材料、微電子器件和電爆裝置廣泛應用于各個領域，靜電造成的危害也日益受到人們的關注。靜電放電不僅可以造成電爆裝置和易燃、易爆氣體的燃燒、爆炸，而且還極易干擾和破壞電子儀器設備。因此，電子設備的設計和開發(fā)更應該注意防ESD設計和防護加固技術。通常我們從內(nèi)部軟件設計、外型殼體、電路設計和印制電路板布局、連接電纜等幾個方面來考慮電子設備設計中靜電放電的防護。特別是對電子設備內(nèi)部以及設備之間連接電纜進行合適的靜電放電防護設計，將會對電子設備防靜電放電起到非常好的效果。
1.靜電放電的形式
    靜電放電可分為接觸式和非接觸式放電，也就是電流注入放電和空氣擊穿放電2種形式。靜電放電對電子設備的影響主要分為3種形式：①放電前帶電物體產(chǎn)生的靜電場對電子設備的影響；②放電時的直接電荷注入對電子設備的影響；③靜電放電電流激發(fā)的電磁場對電子設備的影響。
    靜電放電對設備產(chǎn)生的噪聲形式可分為：輻射噪聲和傳導噪聲。輻射噪聲是由放電之前靜電場和放電電流激發(fā)的電磁場所產(chǎn)生的。傳導噪聲包括直接電流注入和電磁場產(chǎn)生的感應電流。實際情況下，兩種影響是同時存在的，但是為了分析簡單，筆者將分別從輻射噪聲和傳導噪聲的抑制來討論電纜靜電放電的防護措施。
2.抑制傳導噪聲
    對直接電流注入和電磁場感應產(chǎn)生的傳導噪聲，較好的抑制方式是對設備的各種連接電纜進行設計。電纜可以為傳導噪聲提供低阻抗的接地回路，以防止其干擾電子電路。并且這樣也會有效減少靜電放電前的靜電場對電子設備的影響。
    為了產(chǎn)生一個低阻抗接地回路，首先要求設備的電纜具有較低阻抗值。對于大部分系統(tǒng)來說，電纜的阻抗已經(jīng)比較低，但是在高頻情況下，“趨膚效應”會使電纜的阻抗顯著提高。因此，可以通過增加電纜導體的表面積（增大芯線的半徑）在一定程度上減弱“趨膚效應”的影響。另一個影響電纜阻抗的因素是電纜連接點的接觸腐蝕，其對電纜阻抗的影響比“趨膚效應”更加顯著?？梢酝ㄟ^以下2種方式來減少影響：
（1）連接點的金屬材料的元素電位序盡量靠近。在潮濕的環(huán)境下，金屬會因為互相接觸的原因產(chǎn)生電動勢（EMF）。不同的電動勢就會引起電化腐蝕，腐蝕程度和連接點金屬之間的EMF差越大，腐蝕的程度也就越大。下表列出了部分金屬的元素電位序。                                         
   注：金屬的EMF和環(huán)境的關系很大，有些情況下金屬的EMF值可能與表中不同。
    不同的環(huán)境允許連接點金屬有一定的EMF差異。例如在惡劣的海洋環(huán)境下，不同接觸金屬材料之間的EMF不允許超過0.25V。通常環(huán)境下，連接點金屬之間的不超過0.75V的EMF差異都是可以接受的。
（2）連接點陽極金屬的裸露面積應當比陰極金屬的大。發(fā)生接觸腐蝕時，陰極金屬為陽極提供電子，所以如果陰極金屬比陽極金屬的裸露面積大，腐蝕會比相反的情況嚴重。在涂有油漆的情況下，未涂的部分也符合這個原則。
在連接點除了接觸腐蝕以外，還要考慮電解腐蝕和連接點金屬氧化。當電流通過電解溶液從一種金屬流到另一種金屬時，就會發(fā)生電解腐蝕。連接點金屬的EMF差并不是發(fā)生電解腐蝕的必要條件。在潮濕的環(huán)境下，并且連接點有電流流過，才會發(fā)生電解腐蝕。外殼接地和屏蔽接地回路在通常情況下不會有電流流過，所以這種情況下電解腐蝕較少發(fā)生。此外，還應盡可能地使用陰極金屬以減少金屬的氧化。因為在空氣中陽極金屬比較容易被氧化，陰極金屬通常比陽極金屬更加穩(wěn)定。
    如果腐蝕和趨膚效應均得到有效處理，那么，另一個重要的問題是電纜的傳輸線效應。理想情況下，我們需要對電纜進行精確的阻抗匹配，使得ESD能量全部流入地。然而通常情況下精確的阻抗匹配并不容易實現(xiàn)，因此連接電纜一般都是阻抗不匹配的。盡管如此，如果接地回路的阻抗比較低，仍然可以使得大部分的ESD電流流入地，在一定程度上可以防止直接對電子電路的電弧放電。因為當線長是1/4波長的奇數(shù)倍時，即使一個完全開路的終端也會如同短路。同樣，如果線長是半個波長的整數(shù)倍，一個短的電路終端也可看作短路。所以即使接地回路的終端阻抗不是完全匹配，在一些頻率成分下，仍然表現(xiàn)出比較低的阻抗。
然而，對另外一些頻率成分來說，接地回路會呈現(xiàn)相應的高阻抗。設備的外殼和內(nèi)部電路之間就很有可能發(fā)生電弧放電。從而干擾甚至損害內(nèi)部電路。
3.抑制輻射噪聲
    首先面臨的輻射問題是外殼——低回路自己產(chǎn)生的輻射。如前所述，外殼——低回路阻抗不匹配，而這種阻抗不匹配將會產(chǎn)生駐波，在系統(tǒng)電纜的周圍產(chǎn)生電場和磁場分布。所以必須采取一些措施來減少產(chǎn)生的電磁場對系統(tǒng)內(nèi)部其他信號線的影響。
（1）使用屏蔽電纜，并且將屏蔽層連接到外殼地上。根據(jù)趨膚效應，靜電電流（高頻）將趨于在屏蔽層的表面流動（這也是電纜在高頻呈現(xiàn)高阻抗的原因）。屏蔽層的半徑比普通電纜半徑要大，故屏蔽層的表面積也相對較大，因而將會減少趨膚效應阻抗。如果假設屏蔽層比較厚，那么ESD電流將只在屏蔽層的外層流動，因而屏蔽層的內(nèi)層仍然可以起到屏蔽作用。為了使屏蔽層起到更好的效果，屏蔽層的接地方式通常要采取兩端接地。并且屏蔽層在外殼上的連接點和電纜在設備上的進/出口之間的距離應盡可能在4cm之內(nèi)。電纜的裸露抽頭部分長度也應小于4cm。
（2）ESD電流回路盡量不要和其他信號線一起使用鐵氧體（ESD電流路徑不流過任何鐵氧體更好）。然而，如果線纜沒有很好的屏蔽，或者屏蔽效果不顯著，那么，在線纜束內(nèi)部的各條線上將感應出相等的ESD噪聲（即共模ESD噪聲）。此時，使用共模鐵氧體將會有很好的抑制作用。
（3）若在線纜上使用鐵氧體磁環(huán)，并將其放置在信號線接受終端，則會增強噪聲抑制效果。
    剪短電纜束中沒有用到的芯線，能使屏蔽層將它們完全包住。裸露的芯線抽頭（也稱“豬尾”）相當于在屏蔽層的內(nèi)部放置了一個感應外部噪聲的天線，會將外部噪聲引入到屏蔽層內(nèi)部。另一個處理抽頭的方法是將其并行地連接到其他信號線上。但是最好不要連接到屏蔽層上，因為那樣相當于將屏蔽層上感應到的外部噪聲引入到屏蔽層內(nèi)部，從而干擾其他信號線。