在電磁兼容輻射發(fā)射EMC測(cè)試中,最常見的是時(shí)鐘輻射超標(biāo)(如圖所示)??梢哉f,70%的輻射超標(biāo)都是由時(shí)鐘問題引起的。由于時(shí)鐘動(dòng)能集中在時(shí)域中的周期性信號(hào)對(duì)應(yīng)于頻域中的離散頻帶,因此時(shí)鐘動(dòng)能在頻帶上的表現(xiàn)是時(shí)鐘頻點(diǎn)(時(shí)鐘基本頻率及其倍頻)的動(dòng)能非常高,而不是時(shí)鐘頻點(diǎn)基本上沒有動(dòng)能。
那么我們?nèi)绾畏治鰯?shù)據(jù)測(cè)試和改善輻射呢?
二、檢測(cè)數(shù)據(jù)分析
在分析輻射數(shù)據(jù)之前,讓我們簡(jiǎn)單了解一下時(shí)鐘的最基本特征:倍頻。如圖所示,頻域中常見的梯形波有許多間距規(guī)則,例如24MHz相機(jī)時(shí)鐘,那樣f0=24MHz,每24個(gè)頻域MHz會(huì)有一個(gè)單支動(dòng)能非常高(24)MHz,48MHz,72MHz,96MHz,120MHz……)。
因此,如果你想從EMC測(cè)試中分析時(shí)鐘的根源,你需要計(jì)算每個(gè)相鄰時(shí)鐘的單次間距△f,f0=△f。例如上面的數(shù)據(jù)測(cè)試:
f5-f3=875.2470-750.1083≈125MHz
f3-f2=750.1083-625.0780≈125MHz
f2-f1=625.0780-501.1790≈125MHz
從數(shù)值中可以看出,1號(hào)點(diǎn),2號(hào)點(diǎn),3號(hào)點(diǎn),5號(hào)點(diǎn)是125點(diǎn)MHz時(shí)鐘倍頻(4號(hào)833MHz手機(jī)在實(shí)驗(yàn)室的噪音可以忽略)
三、輻射超標(biāo)的原因
通過分析超標(biāo)的時(shí)鐘頻率,可以根據(jù)頻譜儀或原理圖輕松分析時(shí)鐘頻率pcb查找哪個(gè)時(shí)鐘信號(hào)來自哪個(gè)芯片。然而,這并不意味著我們可以很好地處理時(shí)鐘問題。由于時(shí)鐘輻射的路徑多種多樣,可能包括差模和共模輻射。即使我們找到輻射途徑,也可能無法減少輻射。由于時(shí)鐘是我們電子設(shè)備所需的有用信號(hào),許多濾波方法會(huì)影響信號(hào)的完整性,導(dǎo)致效果異?;蚍€(wěn)定性和一致性降低。這要求我們?cè)陔姶偶嫒菪院彤a(chǎn)品性能之間取得平衡,這使得許多工程師越來越老。
接下來,我們來看看時(shí)鐘輻射超標(biāo)的幾個(gè)常見原因:
1.一般CPU有參考時(shí)鐘。如果參考時(shí)鐘結(jié)晶周圍有一條長(zhǎng)長(zhǎng)的走線,那么時(shí)鐘的噪音很容易與長(zhǎng)長(zhǎng)的走線結(jié)合,然后輻射出來。因此,走線應(yīng)遠(yuǎn)離結(jié)晶,結(jié)晶周圍也應(yīng)包裹。
2.許多數(shù)據(jù)線也有時(shí)鐘噪聲(④和⑥),一般在數(shù)據(jù)線源端做好工作RC濾波,R選值22或33歐母(也可考慮更換磁珠,提高濾波效果),C選值33pf之內(nèi)。
3.排線是一種時(shí)鐘輻射良好的天線,如屏幕排線、攝像頭排線、喇叭排線等。很多排線本身都沒有時(shí)鐘線,但是會(huì)結(jié)合到時(shí)鐘的噪音,所以要注意是否是鍵入排線(①)或?qū)С雠啪€(②),我們應(yīng)該在連接處做好濾波對(duì)策。如果有必要,最好添加一個(gè)磁環(huán)。此外,屏蔽接地是非常重要的。屏蔽接地好的排線可以減少10-30db的輻射。
4.時(shí)鐘走線本身輻射最強(qiáng)(⑤和⑦),因此,我們必須在整個(gè)過程中覆蓋接地線。接線越少越好。源端濾波器的最佳選擇是磁珠電容形式,磁珠選值60-600歐母@100MHz,電容選值33pf由于時(shí)鐘超標(biāo)一般為100-1000MHz,磁珠用于減少100-500MHz的噪聲(500Mhz上面還有很好的濾波效果),電容用于減少500-1000MHz的噪聲。
5.PCB里的長(zhǎng)走線(⑧)有時(shí)會(huì)有很強(qiáng)的時(shí)鐘噪音,這可能是由于芯片內(nèi)部電路的原理問題,或者是由于芯片內(nèi)部電路的原理問題pcb如果在布線設(shè)計(jì)中出現(xiàn)問題,則會(huì)產(chǎn)生時(shí)鐘噪音。對(duì)于長(zhǎng)線,應(yīng)使用頻譜儀探頭查看是否有噪音,然后進(jìn)行濾波。如果這條線的速度很低或信號(hào)完整性很低,可以增加濾波參數(shù),所以處理起來很好。
6.接近時(shí)鐘線(⑨)很容易耦合到噪音,所以在時(shí)鐘線不包地的情況下,其他線路要遠(yuǎn)離時(shí)鐘等高速信號(hào),降低耦合程度。
7.因?yàn)闀r(shí)鐘的濾波參數(shù)不能太大,很多時(shí)鐘即使知道問題在哪里也無能為力。此時(shí),您可以選擇結(jié)晶(⑩)上添展頻IC,能有效減少輻射。下圖是提高顯示頻率前后的數(shù)據(jù)測(cè)試。
四、結(jié)語
時(shí)鐘輻射問題可以分析數(shù)據(jù)通過EMC測(cè)試找到時(shí)鐘的根源,但有時(shí)可能無法合理解決困難。由于超標(biāo)的原因很多,我們不能一直盯著時(shí)鐘走線。此時(shí),我們需要仔細(xì)分析,剝?nèi)ソz綢和繭,撥開云霧見光明。