医疗设备互联方案中电磁干扰的屏蔽设计

品慧电子讯电磁干扰(EMI)是电磁兼容的一个分支，它是指研究和抑制噪声信号的干扰，使其不影响电路的正常功能。在医学界，足够的信号噪声屏蔽是优化设备功能和最终保护病人健康的必要条件。

一个好的电磁干扰屏蔽是通过一个完整的360°外壳周围的保护装置来完成。完整的360°屏蔽是环绕整个受保护设备(例如电缆)并将其连接到底盘(见图1)的环向终止端子上。

保护设备(例如电缆)并将其连接到底盘(见图1)的环向终止端子上。

360°屏蔽

在某些医学应用中，这似乎是无法实现的，因为需要保护的设备是传感器，它是将物理特性转化为电信号的感器。例如，希望屏蔽一个用于测量人体组织中某种异常的半透明的光电晶体管，光源在背后，这样可保护它不受外界干扰，避免损坏电路或妨碍其正常功能。但是这样的装置怎么能被屏蔽呢？将光电晶体管完全包裹在金属宿中将消除传感器的光感知能力，还有大量的其他医学传感器，比如：光、温度、压力、流量、热、声等等， 这些也需要屏蔽。那么，设计师们能做些什么呢？早期试图为这些应用提供有效的屏蔽，仅仅是在电路外围用导电材料包围，但没有摆地方法。这个解决万案，不是专门针对医学传感器，常称为浮动屏蔽。

最终，这是一个有问题的设计。浮动屏蔽增加了额外金属层的屏蔽材料面，而且没有适当的端子来保护电路免受输入噪声信号影响，同时防止输出噪声信号。然而，在没有足够端子的情况下，金属层或结构将产生两个独立的金属片，通常是屏蔽层和底盘，从而产生具有将场转换为电压和电流的潜力的偶极子天线。这可能会导致电路抗扰性问题和损害屏蔽性能。

为了避免屏蔽误差，设计师经常加入地线，连接独立的金属片，消除偶极天线的担忧，并建立电气统一，通常通过屏蔽盾连接到底盘。然而，引线，有时被称为辫子，会引起其他EMI问题。

漏极线的引入在外部噪声和内部电路之间产生了互感回路，阻碍了屏蔽性能。漏极线还在尾端子上通过特定的电子聚焦产生高密度电流，这使电缆屏蔽和配套外壳(例如底盘)之间产生电压积累。反过来，电流不仅会引起向外信号，造成辐射问题，也会影响内部电路，造成失效问题。

解决这一陷阱的常见万法是将内部电缆导线直接连接到指定的导体上，以此作为内部摆地的通道，但这在扁平电缆中比在圆形导线中更为常见。而且，这样做并不能真正解决电感回路问题，它只是重新定位了电感环。然而，如果电缆屏蔽与底盘也有360°的连接，摆地导体仍然是屏蔽的重要万法，因为减少钱圈面积非常重要，可以减轻其产生的自感应。如果没有完全封闭的360°终端连接，电信号就无法区分外部世界和内部电路，这会再次造成辐射和失效问题。

原创： Zachary Blanden