作者@@:韦雪梅@@、方新杰@@,来源@@:韬略科技@@EMC微信公众号@@
一@@. 前言@@
在高速发展的数字化时代@@,电路中的时钟信号频率也越来越高@@,由于时钟信号在频谱上表现为能量集中的窄带频谱@@,这常常给我们的产品过@@EMI测试带来极大的困扰@@。除此之外@@,电路上还可能存在一@@些预期以外的类时钟干扰@@@@,在频谱上表现为窄带峰值@@,令人不知所措@@。本期小编将和@@大家一@@起来探讨如@@何应对@@电路中那些奇怪的类时钟频率辐射问题@@@@。
二@@. 案例介绍@@
客户的产品为一@@个显示屏驱动电路@@,通过将主控传输过来的高速串行信号进行解码@@,再传送到显示屏@@。主要模块分为三@@部分@@,一@@个是背光升压模块@@,用于给背光供电@@@@,开关频率为@@2.2MHz,一@@个是降压模块@@@@,给解串@@@@IC供电@@,开关频率为@@500KHz,另一@@个是信号解串@@模块@@,解串@@后输出@@LVDS时钟频率为@@48MHz。简单电路框架如@@下@@:
三@@. 整改@@过程回顾@@
1.测试数据@@
从上面的数据中可以看到@@@@,出现了@@10MHz间隔的频率点@@,并且在@@154MHz频点处超标@@。
2.分析@@
纵观整个电路板@@,开关电源@@PWM频率分别为@@500KHz和@@2.2MHz,解串@@芯片输出时钟为@@48MHz,并不存在@@10MHz或@@者相关整数倍的频率@@。
猜想@@1:这个频率可能是主控那边的@@,因为测试的时候主控也在工作@@,且处在同个暗室内进行测试@@;
猜想@@2:这个频率就是驱动电路这边的@@,可能是芯片内部工作时产生的时钟@@,通过某种路径对@@外辐射@@。
针对@@猜想@@@@1:通过将主控部分放到屏蔽箱@@,同时在主控信号线和@@电源线增加磁环滤波测试@@,将主控可能的空间@@辐射和@@线束辐射路径堵住@@,测试后发现对@@应频点没有改善@@,说明问题@@不在主控部分@@。
针对@@猜想@@@@2:将驱动电路板的电源断开@@,频点消失@@,说明该频点存在于驱动电路板@@。
3. 问题@@定位与对@@策@@
通过分析@@@@,可以定位到问题@@点存在于驱动电路板@@,接下来需要确认是哪个模块造成的问题@@@@。
猜想@@1:背光模块@@
猜想@@2:降压模块@@
猜想@@3:解串@@IC
由于有三@@个模块@@,我们需要逐一@@排查@@,排查的手段有三@@种@@:
(1)找对@@应芯片手册@@,看是否有提及相关频率@@;
(2)用频谱仪进行问题@@定位@@;
(3)将模块逐个断开进行验证@@。
用第一@@种方法查规格书并没有找到相关频点@@,第二@@种方法是最便捷的@@,但由于手头没有频谱仪@@,只能采用第三@@种方法排查问题@@@@。
优先处理背光模块@@@@,因为背光模块@@不影响另外两个模块的工作@@。第一@@步@@,把背光使能脚下拉@@,无效@@;第二@@步@@,为了彻底将背光模块@@关闭@@,将背光输入电源断开@@,频点消失@@。
现在我们可以锁定问题@@点就是背光模块@@@@,虽然不知道芯片内部的运作模式@@,但我们可以通过外围滤波@@,抑制噪声辐射@@。下面是升压芯片的推荐电路图@@:
由于没办法确定具体哪个引脚有噪声@@,所以我们先针对@@那些走线长的引脚以及做滤波也不会影响功能的引脚做处理@@,如@@LED负极走线和@@@@LDO输出引脚@@,实际操作中@@,我们针对@@@@LDO输出引脚@@加了@@1nF电容滤波@@,对@@LED负极引脚加了磁珠和@@电容的二@@级滤波@@,效果明显@@。整改@@后数据如@@下@@:
可以看到@@,之前的@@134MHz,144MHz,154MHz频点已经不明显@@。
四@@. 总结@@
时钟问题@@是@@EMC领域非常令人头大的问题@@之一@@@@,处理时钟问题@@需要关注时钟信号源头@@,时钟倍频@@,可能的辐射路径@@,耦合路径等@@,做到心中有数@@。有时候我们不得不面对@@一@@些奇怪的频率点@@,单纯从电路上没办法知道源头在哪里@@,这种时候更需要冷静地排查@@,整改@@EMC问题@@,需要的不正是细心与耐心吗@@?