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備(DUT)的電纜的EM輻射。
它們在將傳導噪聲轉換為輻射噪聲(即天線有多好)方面有多好,這取決于幾個關鍵因素,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部布線相結合非常重要。
如果制造商在測試實驗室遇到輻射發射問題,則首先調試的方法之一通常是盡可能多地分離I / O電纜,如果違規發射消失,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致特定問題,并且在各種配置中連接/斷開它們會導致看似不一致的測量結果。
這通常是由于連接/斷開各種尺寸的接地回路,無論如何,在設計階段要記住的經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設計規則大限度地減少布線的噪聲排放:
(a)確保電纜上信號的轉換速率小化
數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。
通過降低驅動器的驅動強度或通過低通濾波器傳遞信號,通??梢越档婉詈系讲季€上的數字信號的壓擺率,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。
一個好的設計規則是在通過電纜傳輸的每個數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I / O信號都是干凈的
雖然從表面上看,您認為電源和靜態I / O信號等直流信號不應為布線提供大量的射頻能量。然而,這些信號通??赡苁请娎|噪聲的罪魁禍首。例如,全局復位信號通常進入PCB的多個芯片和區域。如果您不小心,此跡線可能會產生大量的RF噪聲。當復位信號穿過電纜時,噪聲現在可以作為電磁輻射發射,有時會引起輻射發射測試問題。
(i)在電源和靜態I / O信號上添加直插式鐵氧體磁珠
噪聲抑制磁珠設計用于吸收RF能量并將其轉換為熱量,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化為熱量。
即使您決定不將鐵氧體磁珠納入您的設計中,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,可以節省昂貴且耗時的電路板重新設計。
(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電路所需的頻譜范圍內提供低阻抗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本地提供電流。
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