EMC设计中的“猪尾巴效应”

电缆屏蔽层与设备金属外壳等接地点之间连接时，将屏蔽层与被屏蔽的中心导体分开，使得中心导体有一段露出屏蔽层，并且屏蔽层被扭绞成一个辫子形状的粗导线后再进行连接，形成猪尾巴状的粗导线，这种连接方法会降低屏蔽电缆的屏蔽效能，这个影响就叫猪尾巴 （pigtail）效应。

图1

原理解读

当电缆不存在屏蔽层时，若电缆上流过共模电流，电流的周边产生磁场，共模电流（图2中Icm ）通过寄生电容到达参考地，寄生电容中流过电流的前提是两端有可变电压。在这个可变电压的驱使下，电缆与参考接地板之间引起了可变的电场,于是就产生了EMI辐射。

图2

当电缆出现屏蔽时（如下图3所示），屏蔽层给原电缆中心导体上流过的共模电流提供了一条回流路径，此时，Icm减小或消失。屏蔽层中的回流方向与屏蔽层内中心导体电缆中的共模电流方向相反，两者产生的磁场方向也相反。由于屏蔽层将中心导体紧裹的效应，导致电缆中心导体与屏蔽层之间存在等效重合的效应，这就使屏蔽层内中心导体中共模电流产生的磁通与屏蔽层中的回流产生的磁通有抵消的效应，这种抵消的效应就是屏蔽效果。于是EMI辐射降低。

图3

可见，为了让屏蔽层发挥出屏蔽效果，屏蔽层是一定要与产品壳体互连的。如果电缆屏蔽层不做任何连接，那么就意味着EMI共模电流的回流路径不通。若屏蔽层无法提供中心导体电缆共模电流的回流，电缆辐射就无法降低。

为了更大程度的发挥屏蔽电缆的屏蔽效果，就要使屏蔽层与中心导体电缆形成最大程度的“对称效应”，即中心导体电流产生的磁通与屏蔽层上回流产生的磁通相互抵消。这种对称效应主要靠电缆的物理结构来保证的，当屏蔽层出现“猪尾巴”时，这种对称被破坏，于是，屏蔽层上回流产生的磁通与中心导体电流产生磁通无法抵消的部分会越来越多，无法抵消的磁通，就是屏蔽效能的降低。

在等效原理图上表现为差模漏感值的增加。差模电感值的增加会使回流经过时产生额外的压降(图4中的Vpigtail )，这个压降又会产生额外的共模电流(图4中的Icm)引起EMI辐射。

图4

一根具有完美屏蔽效果的屏蔽电缆，其中心导体与屏蔽层的关系可以等效为一个共模电感，屏蔽电缆的屏蔽层和屏蔽层内的导体犹如共模电感的两路，当存在相反方向的电流时，磁通相互抵消，电感量等于零，如图5所示。 屏蔽电缆屏蔽效能的失效是因为等效电路中漏感的增大，共模电感的两路在相反方向的电流通过时，磁通无法全部抵消。

图5