電纜就像天線一樣用于無線電噪聲。我在實驗室看到的重要的故障模式之一是部分或全部來自連接到被測設(shè)備(DUT)的電纜的EM輻射。
它們在將傳導(dǎo)噪聲轉(zhuǎn)換為輻射噪聲(即天線有多好)方面有多好,這取決于幾個關(guān)鍵因素,包括阻抗匹配,電纜長度和噪聲波長。為避免布線引起的輻射問題,確保盡可能少的無意噪聲與外部和內(nèi)部布線相結(jié)合非常重要。
如果制造商在測試實驗室遇到輻射發(fā)射問題,則首先調(diào)試的方法之一通常是盡可能多地分離I / O電纜,如果違規(guī)發(fā)射消失,那么您可以逐個重新連接電纜,直到您(希望)找到罪魁禍首。請注意,如果存在多條電纜,則通常情況是每根電纜都會導(dǎo)致特定問題,并且在各種配置中連接/斷開它們會導(dǎo)致看似不一致的測量結(jié)果。
這通常是由于連接/斷開各種尺寸的接地回路,無論如何,在設(shè)計階段要記住的經(jīng)驗法則是盡可能多地保留每條電纜的意外射頻能量。
改變EMC設(shè)計規(guī)則大限度地減少布線的噪聲排放:
(a)確保電纜上信號的轉(zhuǎn)換速率小化
數(shù)字信號可以包含高帶寬的RF能量,帶寬的上限取決于信號上升沿和下降沿的轉(zhuǎn)換速率,壓擺率越高,信號在更高頻率下的能量就越多。從圖中可以看出,1 MHz方波中包含的RF能量跨越大范圍。
通過降低驅(qū)動器的驅(qū)動強度或通過低通濾波器傳遞信號,通常可以降低耦合到布線上的數(shù)字信號的壓擺率,通過降低壓擺率,可以大大降低耦合到信號上的RF能量,從而減少布線的輻射量。
一個好的設(shè)計規(guī)則是在通過電纜傳輸?shù)拿總€數(shù)字信號上包含一個非填充的低通濾波器,如果您的眼圖能夠受到影響,那么簡單且便宜的RC濾波器就能夠解決,不行可以使用集成解決方案。
(b)確保所有電源,接地,屏蔽GND和靜態(tài)I / O信號都是干凈的
雖然從表面上看,您認為電源和靜態(tài)I / O信號等直流信號不應(yīng)為布線提供大量的射頻能量。然而,這些信號通常可能是電纜噪聲的罪魁禍首。例如,全局復(fù)位信號通常進入PCB的多個芯片和區(qū)域。如果您不小心,此跡線可能會產(chǎn)生大量的RF噪聲。當復(fù)位信號穿過電纜時,噪聲現(xiàn)在可以作為電磁輻射發(fā)射,有時會引起輻射發(fā)射測試問題。
(i)在電源和靜態(tài)I / O信號上添加直插式鐵氧體磁珠
噪聲抑制磁珠設(shè)計用于吸收RF能量并將其轉(zhuǎn)換為熱量,有成千上萬的選擇,所以值得花些時間仔細選擇。為了過度簡化復(fù)雜問題,基本上您希望鐵氧體磁珠的峰值阻抗頻率與電路中感知到的壞情況噪聲的頻率相匹配,以便將該頻率的能量轉(zhuǎn)化為熱量。
即使您決定不將鐵氧體磁珠納入您的設(shè)計中,為它們留出空間并放置0歐姆電阻也是一個非常好的方法,如果您在EMC測試上遇到問題,可以節(jié)省昂貴且耗時的電路板重新設(shè)計。
(ii)在連接器處提供足夠的電源去耦
如果您的板載電源沒有在您的開關(guān)電路所需的頻譜范圍內(nèi)提供低阻抗RF電流源,那么它將在上游尋找它,實際上,這意味著布線上的電源信號會變得很嘈雜。嘈雜的電纜往往輻射得很好。雖然除此之外還有更多內(nèi)容,但請確保板上有足夠的大容量電容和PCB上的分布電容,以便在寬頻譜范圍內(nèi)本地提供電流。
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