靜電干擾如何降低？靜電屏蔽電路來(lái)解圍

　　帶電物體接近被測(cè)電路的輸入端時(shí)，就會(huì)發(fā)生靜電耦合和干擾。在低阻抗之下，由于電荷迅速消散，所以干擾的影響不明顯。然而，高阻材料不允許電荷迅速衰減，就可能產(chǎn)生不穩(wěn)定的測(cè)量結(jié)果。由于錯(cuò)誤的讀數(shù)可能由直流或交流靜電場(chǎng)引起，所以靜電屏蔽有助于盡量降低這種電場(chǎng)的影響。直流電場(chǎng)可能產(chǎn)生有噪聲的讀數(shù)或無(wú)法探測(cè)的誤差。實(shí)驗(yàn)電路附近的運(yùn)動(dòng)（例如，操作儀器人員的運(yùn)動(dòng)或者在臨近區(qū)域里的其它運(yùn)動(dòng)等）引起靜電計(jì)顯示讀數(shù)發(fā)生波動(dòng)，就反映出這種場(chǎng)的存在。為了迅速檢查干擾的存在，在電路附近放置一個(gè)帶電的塑料物體，如梳子等。儀表的讀數(shù)發(fā)生大的變化就說(shuō)明屏蔽不夠完善。

　　交流電場(chǎng)同樣會(huì)產(chǎn)生麻煩。交流電場(chǎng)常常由供電電源和RF場(chǎng)引起。如果輸入端的交流電壓很大，其一部分信號(hào)被整流，于是在被測(cè)的直流信號(hào)中產(chǎn)生了誤差。用示波器觀察靜電計(jì)或皮安計(jì)的模擬輸出，可以對(duì)此進(jìn)行檢查。限幅的波形表明需要改進(jìn)靜電屏蔽。圖2-42示出在靜電計(jì)的2V模擬輸出端觀察到的限幅波形。在這個(gè)例子中，限幅作用使直流讀數(shù)降低大約50%。

　　對(duì)于SMU來(lái)說(shuō)，在其保護(hù)端和公共端之間連接示波器就可以觀察交流干擾情況。

　　圖1示出一個(gè)交流靜電耦合的例子。在導(dǎo)體（例如電纜或印制電路板上的線）附近的靜電電壓源會(huì)產(chǎn)生正比于電荷變化率和耦合電容變化率的電流。該電流可以按下式來(lái)計(jì)算：

　　i = C dv / dt + V dC / dt

　　例如，兩個(gè)面積為1厘米2，在空氣中相距1厘米的導(dǎo)體，具有大約0.1pF的電容。若兩個(gè)導(dǎo)體之間的電壓差為100V，由于振動(dòng)引起該電容的變化為0.01pF/秒（10%的電容變化量），這時(shí)就能產(chǎn)生1pA 的交流電流。

　　為了降低電場(chǎng)的影響，可以制作屏蔽將被測(cè)電路包圍起來(lái)。最容易制作的屏蔽形式為包圍被測(cè)電路的簡(jiǎn)單的金屬盒子或金屬網(wǎng)。屏蔽盒也可以在市場(chǎng)上買(mǎi)到。

　　圖2是一個(gè)屏蔽的例子。用導(dǎo)電材料制成的屏蔽總是連到靜電計(jì)或皮安計(jì)的低阻抗輸入端，或者連到SMU的LO輸出端（或公共端）。如果電路LO端對(duì)地浮空，則要采取特別的安全措施，避免人員觸及該屏蔽。

　　儀表HI端和被測(cè)裝置之間的電纜也需要屏蔽。用連接到LO端的金屬屏蔽將信號(hào)導(dǎo)體包圍起來(lái)，可以大大降低靜電噪聲源和信號(hào)導(dǎo)體或電纜之間的電容耦合，如圖3所示。有了這種屏蔽，由靜電電壓源和耦合電容產(chǎn)生的噪聲電流就經(jīng)過(guò)屏蔽流到地，而不再流過(guò)信號(hào)線。

　　總的說(shuō)來(lái)，遵守下列指導(dǎo)原則能夠盡量降低靜電耦合產(chǎn)生的電流：

　　* 使所有帶電物體（包括人員）和導(dǎo)體遠(yuǎn)離測(cè)試電路的敏感區(qū)域。

　　* 在測(cè)試區(qū)域附近避免運(yùn)動(dòng)和振動(dòng)。

　　* 當(dāng)測(cè)量電流小于1nA時(shí)，將被測(cè)裝置用金屬閉合物包圍屏蔽起來(lái)，并將該閉合物連到測(cè)試電路的公共端。

　　屏蔽和保護(hù)

　　屏蔽通常意味著使用金屬的閉合物來(lái)避免靜電干擾影響高阻抗電路。而保護(hù)意味著使用保持在與高阻抗電路相同電位的附加的低阻抗導(dǎo)體來(lái)阻止可能的干擾電壓或電流。保護(hù)措施不一定提供屏蔽。