应用隔离措施，不仅对电源变压器来说是有效的，对一般的信号耦合变压器来说效果也非常明显，两者的工作原理基本相同。下面的阐述，不再区分这两种变压器。
在图3.18中，电路1的输出信号经变压器耦合到电路2，而地环路则被变压器所阻隔。但是，变压器绕组之间存在分布电容Cp，通过此分布电容形成地环路的等效电路如图3.19所示。
图3.18隔离变压器示意图图3.19隔离变压器等效电路设图3.19中输入电路的内阻为零，变压器绕组之间的分布电容为零，输出电路的负载电阻为RL。根据等效电路，在分析隔离变压器阻隔地环路的干扰时，可以不考虑信号电压的传输。将信号电源短路，只考虑地环路电压的作用。提高隔离变压器抗干扰能力的有效办法是减小变压器绕组间的分布电容。如在变压器之间加以屏蔽，就可以有效地减小绕组之间的分布电容，从而有效地阻隔地环路的干扰。为了防止地环路电压通过电屏蔽层与绕组之间的分布电容，耦合到负载RL造成干扰，电屏蔽层还应连接负载RL的接地端。
当用变压器获得电隔离时，其绕组间电容限制了高频时的共模抑制比(CMRR)。为了在所关心的整个频带内获得连续的良好共模抑制性能，要串联一个共模扼流圈。共模扼流圈一定要贴近电缆或连接器。即使采用平衡输入/输出芯片，其CMRR在较高频率也会降低，因此也需要共模扼流圈。
3.2.2光电耦合器
切断两电路之间的地环路的另一种方法是采用光电耦合电路。光电耦合器的原理图如光强的大小变化而使输出电流发生相应变化，将这两种晶体管装在一起就构成光电耦合器。由图3.20可以看出，在光电耦合器组成的电路中，两个需要隔离的电路的地环路电流完全由分布电容C来耦合，光电耦合器的分布电容一般在10-2pF甚至更小的数量级，它的等效阻抗非常大，光电耦合器通过光强传输控制信号几乎完全切断了两个电路的地环路。这样，即使两个电路的地电位不同，也不会造成干扰。
光电耦合器对数字电路特别适用。在模拟电路中，由于发光二极管电流与光强不是线性关系。在传输模拟信号时会产生较大的非线性失真，故光电耦合器的应用受到一定限制。
在要求比较高的场合，有时仅靠一级电耦合器耦合或隔离变压器耦合所形成的隔离程度还不能达到设计指标，这时就要考虑使用多级耦合隔离措施或使用隔离效果更好的光纤隔离。
但此时，往往需要在采取隔离措施的同时，对两个希望隔离的电路进行良好的屏蔽。
除了以上隔离原理外，在电源供电系统中还经常采用DC/DC变换器和电动-发电机组进行电源隔离。
DC/DC变换器是直流电源的隔离器件，它将直流电压U1变换成直流电压U2，输出电压U2所以等于输入电压U1，也可小于或大于U1。为了防止多个设备共用一个电源引起共电源内阻干扰，应用DC/DC变换器单独对各电路供电，可以保证电路不受电源中的信号干扰。
DC/DC变换器是应用逆变原理将直流电压变换成高频交流电压，再经整流滤波处理，得到所需的直流电压。由于它做成一个完整器件，应用广泛，所以成为一种电气隔离方法。
电动-发电机组是一种效率比较低的能量变换隔离方法，为了保证用电系统或设备与交流电网完全隔离，防止电网的各种干扰侵入设备和系统，可以将交流发电机和交流异步电动机装在同一轴上，或用联轴结连在一起，交流电动机接在交流电网上，当它转动时便带动发电机同步旋转，发出交流电来。发电机输出电路和交流电网回路是通过机械方式传递电能的，在电气上是完全隔离的，因此电网中的电磁干扰就不会污染发电机的供电回路。由于这种变换方式的效率很低、成本高、体积大，因此很少采用。
3.3屏蔽
屏蔽的目的是将辐射能量限制在一个特定的区域之内，或者是阻止辐射能量进入一个特定的区域。屏蔽常采用的形式有板式、网状式及金属编织带式等，其材料可以是导电的、导磁的、介质的，也可以是带有非金属吸收填料的。
屏蔽的分类方法有多种。根据屏蔽的工作原理，可将屏蔽分为以下三大类。
(1)静电屏蔽。静电屏蔽的屏蔽体用良导体制作，并有良好的接地。这样就把电场终止于导体表面，并通过地线中和导体表面上的感应电荷，从而防止由静电耦合产生的相互干扰。
(2)磁屏蔽。主要用于低频情况下，屏蔽体用高导磁性材料构成低磁阻通路，把磁力线封闭在屏蔽体内，从而阻挡内部磁场向外扩散或外界磁场干扰进入，有效防止低频磁场的干扰。
(3)电磁屏蔽。主要用于高频情况下，利用电磁波在导体表面上的反射和在导体中传播的急剧衰减来隔离时变电磁场的相互耦合，从而防止高频电磁场的干扰。
根据屏蔽的对象不同，可把屏蔽分为主动屏蔽和被动屏蔽。主动屏蔽的屏蔽对象是干扰源，限制由干扰源产生的有害电磁能量向外扩散。被动屏蔽的屏蔽对象是敏感体，以防止外部电磁干扰对它产生有害影响。
不管什么形式的屏蔽，常常采用屏蔽效能作为屏蔽的评价参数。屏蔽效能是指采用了屏蔽之后，对原场域的电磁场强度降低的程度。屏蔽效能不仅与采用的材料以及厚度有关，还与目标场的频率、屏蔽体与场源之间的距离、屏蔽体的数量与形状及屏蔽的不均匀性有关。
本节将讨论各种屏蔽的工作原理和分析方法，讨论屏蔽效果的定量计算及工程实用的屏蔽技术。
3.3.1静电屏蔽
对于电磁场来说，其电场与磁场分量总是同时存在的。只是在频率较低时，且满足近场条件情况下，当干扰源特性不同时，则电场和磁场分量差别较大。对高电压、小电流干扰源，近场是以电场为主，其磁场分量可以忽略不计，这时只需要采用静电屏蔽。
静电屏蔽是为了防止两个回路(或两个设备)间电容性耦合引起的干扰。电屏蔽体由导体制成，并有良好的接地。这样，电屏蔽体既可防止屏蔽体内部干扰源产生的干扰泄漏到外部，也可防止屏蔽体外部的干扰侵入内部。
理。图(a)表示空间中的孤立导体A上带有电荷q的电力线分布情况。图(b)表示用导体壳B包围导体A时的电力分布情况，并且导体壳B接地。此时导体B的电位为零，导体B外部的电力线消失，即带电荷导体A所产生的电力线被封闭在导体B包围的内部区域，因此导体B起到静电屏蔽作用。在实际工程中由于因导体B和接地线均不是理想导体，在导体B上将存在残留电荷，使得导体B的外部实际上也残留静电场和感应电磁场。
图3.22表示被动屏蔽的静电屏蔽原理。导体处于静电平衡状态，导体表面的各处均处于等电位，其内部空间就不会出现电力线，实现了对外界场的屏蔽作用。从原理上说，被动屏蔽的屏蔽导体可不必接地。但实现应用中的屏蔽导体，内部空间的被屏蔽体同外部是不可能完全绝缘的，多少总会有直接或间接的静电耦合，即屏蔽是不完善的。因此仍应将屏蔽体接地，使其保持地电位，以保证有效的屏蔽。
3.3.2磁屏蔽
1.磁屏蔽原理
当干扰源的频率较低时，且满足近场条件情况下，对低电压、大电流的干扰源，近场是以磁场为主的，故其电场分量可忽略，因此只需采用磁屏蔽。
低频磁屏蔽和射频磁屏蔽的屏蔽原理是不同的。低频磁屏蔽，是利用铁磁性物质的磁导率高、磁阻小，对磁场有分路作用的特性来实现屏蔽的。例如，图3.23表示导磁材料制成的屏蔽体对低频线圈进行磁屏蔽的磁力线分布情况。由于铁质材料的磁阻比空气磁阻小得多，磁力线被集中于屏蔽层中，从而使低频线圈产生的磁场不超出屏蔽层。同理，为了保护磁场敏感器件不受低频磁场的干扰，可把该器件置于用铁磁材料制成的屏蔽壳内。磁力线主要通过磁阻小的屏蔽层，从而保护置于壳内的器件不受外界磁场的影响。
低频磁屏蔽技术适用于从恒定磁场到30kHz的整个甚低频段。在电子设备的设计中，通常需要抑制50Hz电源产生的磁场干扰。低频磁屏蔽还与核电磁脉冲(NEMP)防护有密切关系。
与低频磁屏蔽不同，射频磁屏蔽则是利用良导体在入射高频磁场作用下产生涡流，并由涡流的反磁通抑制入射磁场，如图3.24所示。
图3.23低频磁屏蔽原理图3.24射频磁屏蔽原理关于射频磁场的分析，将在电磁屏蔽中一起讨论。而有关低频磁屏蔽的分析方法，可以采用磁路分析的方法，也可采用场分析的方法。下面将介绍屏蔽效能的计算方法。
2.磁屏蔽效能的计算
磁屏蔽的屏蔽效能不仅与屏蔽体材料有关，还与屏蔽体的结构形式有关。下面以具体的例子说明磁屏蔽效能的计算。
图3.25表示矩形截面屏蔽体处于均匀磁场，是被动屏蔽情况。被屏蔽的敏感元件放置于屏蔽体中心轴上，设其铁芯的磁阻很小。另外，为简化分析，设屏蔽轴向尺寸远大于其横截面尺寸；屏蔽体放入不影响其两侧的磁场分布。
设均匀外磁场的磁场强度为H0，屏蔽体壁内的磁场强度为HS，被屏蔽的空腔中的磁场强度为H1，则由外磁场流向磁屏蔽体的磁通为从式(3.30)看出，可通过以下方法提高磁屏蔽效能：
(1)采用高导磁率材料，r值越大，低频磁屏蔽的屏蔽效果越好。
(2)增大h2/h1值，可提高SE值。但从缩小体积和经济性考虑，通常仅要求被屏蔽物不要紧靠屏蔽壁，留有适当间隙，一般取h2/h1=0.1~0.5。
(3)增大t/d值，可提高SE值。要增大被屏蔽空间的尺寸，就必须相应增加屏蔽体壁厚度，势必使屏蔽体笨重。因此对大尺寸的磁敏感元件进行磁屏蔽，要获得很好的磁屏蔽效果是困难的。从加工工艺和经济性考虑，屏蔽体壁厚一般应小于4mm。
(4)d/h1值越小，SE值就越大，即对于矩形截面屏蔽体，应使其长边平行于外磁场方向。
以上分析得出的磁屏蔽效能计算式(3.31)也可用来近似估算圆截面屏蔽体和盒形屏蔽体的屏蔽效能。在工程上，还应用式(3.31)来估算主动屏蔽效能，此时置于屏蔽体内的变压器等产生的磁场为非均匀场。
3.3.3电磁屏蔽
当干扰源频率较高，即干扰超过150kHz时，电子设备的元器件和导线的几何尺寸逐渐可与电磁波的波长相比拟，电磁辐射能力随频率的增高而增强。当干扰源与接收器之间的间距足够大时(r>>/2)，电容性耦合和电感性耦合的作用很小，而辐射耦合成为传递干扰的主要方面，频率越高，作用越大。因而需要在传递干扰的途径上设置屏障以衰减干扰能量，这种抗电磁辐射干扰的措施称为电磁屏蔽。
电磁屏蔽是用屏蔽体阻止高频电磁能量在空间传播的一种措施。用作屏蔽体的材料是金属导体或其他对电磁波有衰减作用的材料。屏蔽效能的大小与电磁波的性质及屏蔽体的材料性质有关。
对于电磁屏蔽机理的分析，可以应用的电磁屏蔽理论如下。
(1)传输线理论。将屏蔽壳体比作为传输线，并认为辐射场通过屏蔽体时，在外表面反射一部分，部分在屏蔽体内传播，被吸收而受到衰减。该理论计算方便，精度高，是当前广泛采用的一种分析方法。
(2)涡流效应。电磁波在金属壳体上产生感应涡流，而这些涡流又产生了与原磁场相反的磁场，抵消削弱了原磁场而达到屏蔽作用。这种方法忽略磁导率的因子，误差大，应用受到局限。
(3)电磁矢量分析。用电磁矢量方程来分析，精确度很高。但由于计算复杂，也受到一定限制。
3.3.4电磁屏蔽效能
电磁屏蔽主要从以下几个方面引起场的衰减。
反射作用。由于空气-金属分界面的阻抗的突变，导致部分入射能量在屏蔽体表面被反射。因此，反射不需要设计材料的厚度等参数，只需要分界面阻抗的突变即可。
屏蔽材料吸收作用。进入屏蔽体的入射能量在穿过屏蔽体的过程中，会受到衰减。
屏蔽材料内部多次反射衰减。进入屏蔽体内部的能量在穿出屏蔽体时，由于金属-空气分界面的阻抗的突变会导致该部分能量中的部分再次被反射到屏蔽体中。
1.吸收损耗
吸收损耗是在电磁波进入了屏蔽体之后才产生的，由于屏蔽材料的电阻率决定了E/H的比例，因此吸收损耗与进入屏蔽体的电磁波的类型无关。屏蔽体的吸收损耗的计算公式为。
2.反射损耗
反射损耗除了与屏蔽体的表面阻抗ηs=j有关，还与入射波阻抗相关。通常情况下，单次表面反射损耗可以通过式(3.34)来计算：
3.3.5多层屏蔽
电磁屏蔽技术的发展，使屏蔽体的形式不再局限于单层金属平板模式，先后出现了薄膜屏蔽、导电纤维及织物屏蔽、多层金属屏蔽等多种屏蔽体形式。
为了得到全频段屏蔽良好的特性，有时采用二层甚至三层屏蔽材料做成屏蔽体。例如，电导率高的金属材料，往往磁导率低，它们对高频电场有着很好的屏蔽，而在低频磁场中却不尽如人意。有些高磁导率的合金对低频磁场可以提供很好的屏蔽，但在高频电场中往往屏蔽效能却很低，因此，将两种材料做成双层屏蔽体就可得到高低频都满意的屏蔽特性。图3.27为两层高磁导率金属薄板隔离开来做成双层屏蔽体的屏蔽效能变化情况。
多层屏蔽的原则是：各屏蔽层之间不能连接在一起，其间应该有空气或填充其他介质隔离，否则就失去多层屏蔽的作用，各层屏蔽体的材质也不应该相同。除了要考虑磁导率外，还要考虑饱和电平。有的时候由于不得不对系统、分系统进行双重甚至更多的电屏蔽，有些系统或设备内部的电磁环境非常恶劣，使得对外壳屏蔽效能的要求也很高。一般设备中最大的干扰源是振荡电路，这种电路应该用辅助分屏蔽体封闭后再装入系统主屏蔽体中。这些分屏蔽体和主屏蔽箱、内屏蔽体和外屏蔽体及与其他分屏蔽体之间只能有一个必要的连接点，其他地方必须分开，不能连接。
3.3.6薄膜屏蔽
薄膜屏蔽是采用喷涂、真空沉积、电镀和粘贴等工艺技术，在工程塑料和有机介质表面覆盖一层导电膜，使其对电磁波具有反射和吸收作用。一般导电薄膜的厚度应小于电磁波在其内部传播波长的1/4。表3.2是厚度为0.254mm的实心铜、铁、铝的屏蔽效能。
薄膜屏蔽体仍然按照金属平板屏蔽理论分析计算屏蔽效能，但是由于导电层很薄，屏蔽效能中吸收损耗变得极其微小，主要靠反射损耗起屏蔽作用。多次反射损耗不能因A15dB而忽略，它常为负值。表明多次反射起着减弱界面反射损耗的作用。
