EMC之噪聲耦合整改案例分享

一前言

隨著信息技術和半導體技術的快速發展，電子產品的類型和功能模塊日益多樣化，對此要求的傳輸速率也日益提高，在模塊集成度多和傳輸速率提高的背景下，噪聲的耦合問題不可避免的日益增多起來。

二整改案例

今天分享的整改案例是來自一款掃地機產品，該掃地機的核心驅動芯片時鐘已經開啟了展頻功能，測試摸底數據如下圖：

測試摸底數據圖（1）

可以看出該產品的芯片時鐘開啟展頻后效果依然不理想，350MHz處的時鐘仍然超出限制10個db，查找芯片規格和引腳后發現350Mhz的時鐘信號的源頭是芯片端發出的串口網絡時鐘信號的倍頻。

下面是該串口時鐘的走線PCB圖片：

串口時鐘PCB圖（2）

到了這一步可能很多人就會開始在這個時鐘信號的走線上做處理，比如換端口電阻等測試，但有可能發現加上去的措施，效果一般，或者一點效果都沒。當整改過程中做某個措施，效果微弱，調換參數效果也不明顯時，就應該及時的停下重新分析問題點的原因。

措施：對外圍的接口線束逐一去除排除噪聲是否為外圍線束輻射出來，當拔到按鍵板接口電路的線束時，測試數據如下圖：

去按鍵接口線束測試圖（3）

可以看出該超標時鐘是通過按鍵接口的外接線束輻射引起的，那么接下就可以借助頻譜儀來確定具體是由那一根線束引起的輻射超標。

測試操作如下圖：

頻譜測試過程圖（4）

頻譜測試過程圖（5）

當測試到雷達檢測信號的引腳時，可以得到時鐘倍頻的頻譜，但是該信號是不會傳輸這個頻率的時鐘信號的，這個時候就得看看PCB走線問題，檢查是否會和其他強干擾信號時鐘線存在耦合問題。

PCB走線如下圖：

雷達檢測線束PCB圖（6）

果然，可以看出雷達檢測的走線剛好是緊挨著時鐘源頭的串口走線，而且該強干擾的串口時鐘走線沒有做任何隔離措施，因而強干擾的時鐘信號耦合到了旁邊的雷達檢測信號線上，通過外接接口線束形成天線放大輻射出來了。

措施：因為PCB板上無法人為做有效的隔離處理，最終在雷達檢測引腳加一個1nf濾波電容。

加上濾波電容后測試效果如下圖：

雷達檢引腳加濾波電容圖（7）

加完濾波電容測試效果圖（8）

再次測試可以看出數據已經可以通過測試標準，問題解決。到這里可以確定問題點就是串口的時鐘干擾耦合到了雷達檢測線上，而導致的時鐘輻射超標。

三如何預防耦合

對于空間耦合的預防最好是在PCB板的設計階段就做好相應的預防措施，通常常見的處理措施有：

1.強干擾信號線要做好包地處理，并打上均勻的地過孔，地層的加入可以有效的減小噪聲的耦合，效果如下圖：

耦合線中間插入地線效果圖（9）

2.強干擾走線遵行3W原則，走線距離的拉開也可減低噪聲耦合的強度；

3.強干擾線的前端增加濾波措施，可能受干擾的走線也可以預留濾波措施；

4.強干擾模塊建議預留整體屏蔽罩。

四總結

空間耦合的問題往往是在PCB設計過程中容易給忽略的，這往往會引起一些難以判斷的EMC問題。通過這次的分享，希望能給大家能從中得到收益，在產品的前期的設計過程中盡量去規避掉可能存在的“噪聲耦合”問題，產品的EMC問題自然會有極大的減少。

審核編輯：劉清