EMC整改之噪声耦合案例分享

原创 韬略科技EMC 2023-12-12 12:16

前言

随着信息技术和半导体技术的快速发展,电子产品的类型和功能模块日益多样化,对此要求的传输速率也日益提高,在模块集成度多和传输速率提高的背景下,噪声的耦合问题不可避免的日益增多起来。

整改案例

今天分享的整改案例是来自一款扫地机产品,该扫地机的核心驱动芯片时钟已经开启了展频功能,测试摸底数据如下图:

测试摸底数据图(1)

可以看出该产品的芯片时钟开启展频后效果依然不理想,350MHz处的时钟仍然超出限制10个db,查找芯片规格和引脚后发现350Mhz的时钟信号的源头是芯片端发出的串口网络时钟信号的倍频。

下面是该串口时钟的走线PCB图片:

串口时钟PCB图(2)

到了这一步可能很多人就会开始在这个时钟信号的走线上做处理,比如换端口电阻等测试,但有可能发现加上去的措施,效果一般,或者一点效果都没。当整改过程中做某个措施,效果微弱,调换参数效果也不明显时,就应该及时的停下重新分析问题点的原因。

措施:对外围的接口线束逐一去除排除噪声是否为外围线束辐射出来,当拔到按键板接口电路的线束时,测试数据如下图:

去按键接口线束测试图(3)

可以看出该超标时钟是通过按键接口的外接线束辐射引起的,那么接下就可以借助频谱仪来确定具体是由那一根线束引起的辐射超标。

测试操作如下图:

频谱测试过程图(4)

频谱测试过程图(5)

当测试到雷达检测信号的引脚时,可以得到时钟倍频的频谱,但是该信号是不会传输这个频率的时钟信号的,这个时候就得看看PCB走线问题,检查是否会和其他强干扰信号时钟线存在耦合问题。

PCB走线如下图:

雷达检测线束PCB图(6)

果然,可以看出雷达检测的走线刚好是紧挨着时钟源头的串口走线,而且该强干扰的串口时钟走线没有做任何隔离措施,因而强干扰的时钟信号耦合到了旁边的雷达检测信号线上,通过外接接口线束形成天线放大辐射出来了。

措施:因为PCB板上无法人为做有效的隔离处理,最终在雷达检测引脚加一个1nf滤波电容。

加上滤波电容后测试效果如下图:

雷达检引脚加滤波电容图(7)

加完滤波电容测试效果图(8)

再次测试可以看出数据已经可以通过测试标准,问题解决。到这里可以确定问题点就是串口的时钟干扰耦合到了雷达检测线上,而导致的时钟辐射超标。

如何预防耦合

对于空间耦合的预防最好是在PCB板的设计阶段就做好相应的预防措施,通常常见的处理措施有:

1.强干扰信号线要做好包地处理,并打上均匀的地过孔,地层的加入可以有效的减小噪声的耦合,效果如下图:

耦合线中间插入地线效果图(9)

2.强干扰走线遵行3W原则,走线距离的拉开也可减低噪声耦合的强度;

3.强干扰线的前端增加滤波措施,可能受干扰的走线也可以预留滤波措施;

4.强干扰模块建议预留整体屏蔽罩。

总结

空间耦合的问题往往是在PCB设计过程中容易给忽略的,这往往会引起一些难以判断的EMC问题。通过这次的分享,希望能给大家能从中得到收益,在产品的前期的设计过程中尽量去规避掉可能存在的“噪声耦合”问题,产品的EMC问题自然会有极大的减少。


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