產(chǎn)品輻射發(fā)射超標原因分析-電源地平面分割不合理

電源地平面分割不合理

在測試的時候，電源地的分割問題也是*容易出問題的地方之一。電源地平面地分割問題是PCB EMC設(shè)計中存在地老問題，不同的工程師有不同的看法，甚至到現(xiàn)在也沒有達成統(tǒng)一。目前存在兩種意見：

觀點一： 隔離信號地系統(tǒng)

單板的GND是個獨立的系統(tǒng)，不和PGND發(fā)生聯(lián)系，與設(shè)備內(nèi)部形成閉環(huán)系統(tǒng)，只通過DC/DC與外部相連。板上地PGND是結(jié)構(gòu)在背板、單板上的延伸，用于屏蔽、防護器件的能量泄放、防靜電。BGND是-48的回流線，出于**考慮，BGND要和結(jié)構(gòu)外殼連接，單點連接即可，通常在電源單元進設(shè)備的入口處，或者設(shè)備的供電柜上作BGND和PGND短接。

GND作為數(shù)字信號的回流地，主要是同低壓電源發(fā)生能量傳遞關(guān)系，其**電位并不會影響工作狀態(tài)，重要的是與電源之間產(chǎn)生穩(wěn)定的電位差給器件工作。因而出于擔心GND上面存在干擾電平或者**電位與機殼不一致而將其連接起來的做法理由并不充分。業(yè)內(nèi)現(xiàn)階段流行GND與機架連接的目的是遏制GND上的高頻噪聲。

GND和相應的電源作為一個隔離的系統(tǒng)，不會產(chǎn)生靜電積累問題。靜電積累是有前提條件，首先要有物質(zhì)之間的相互摩擦；其次這種摩擦能夠?qū)е麓罅康碾姾赊D(zhuǎn)移；第三，能夠引起靜電積累材料的往往都是絕緣的非金屬，因為這些物質(zhì)自身不能同空氣發(fā)生緩慢的放電過程，金屬和其它導電物質(zhì)具備向空氣緩慢放電地特質(zhì)，因此它們不易產(chǎn)生靜電積累。只要將GND完全隔離，避免使其和外界發(fā)生摩擦，就沒有必要給GND接電阻到結(jié)構(gòu)以泄放靜電電荷。   

經(jīng)典案例—48V電源地受信號地耦合造成干擾

某基帶框在RE測試時發(fā)現(xiàn)在頻點32.76MHZ處輻射較高，準峰值為53.8dB超過CLASS A限值近4dB，結(jié)果如下圖所示：

在定位過程中發(fā)現(xiàn)，主控板不插在槽位的時候輻射就消失，只要主控板一插上無論其它單板如何配置，該點得輻射均存在。過程中還發(fā)現(xiàn)在電源線上串上磁環(huán)，該點的輻射也消失。

為了確定輻射源的耦合途徑,首先對背板和主控板的PCB進行了詳細的審查，發(fā)現(xiàn)

1、cellbus時鐘走線是采用兩端匹配的方式，通過上拉電阻匹配到VTT層，原理圖如下：

2、VTT和-48V、-48V_GND的電源平面有大面積的重合。

如果VTT濾波電容選擇不合理，可能會把干擾傳入VTT層，而VTT層與－48V電源層在主控板上有大面積的重合，－48V電源層很有可能被耦合到干擾。

*后經(jīng)過定位確認正是VTT電源層受到CELLBUS的影響后，對－48V電源層耦合，然后通過電源線對外輻射造成超標。  

其它輻射超標的原因

輻射發(fā)射測試通不過的時候，很多測試人員喜歡從PCB上分析超標的原因。除了PCB布局、布線外，PCB上的一些電路設(shè)計對于輻射發(fā)射也會起到?jīng)Q定性的作用。

1  這種電路首推時鐘線匹配電路。時鐘信號的上升沿是決定對外輻射的一個重要因素，而匹配電路直接能夠決定時鐘的信號質(zhì)量。譬如對于始端匹配的時鐘電路，始端串連的電阻選擇不當或者較小可能會造成時鐘線上干擾較大。

2 去耦電路。電源管腳上面的去耦電路也是影響RE的一個重要因素。

3 其它不合理的電路。

經(jīng)典案例—— PGND－GND跨接電容造成輻射超標

數(shù)通某產(chǎn)品在RE測試時，165MHz不滿足Class A裕量要求，測試結(jié)果如下：

查看單板布局，發(fā)現(xiàn)地分割處布局如下圖：

由于單板的總線頻率為33MHz，165MHz恰為33MHz的5倍頻，分析干擾可能是從GND耦合到PGND，通過網(wǎng)線驅(qū)動，從而導致輻射超標。從上圖可以看到跨接電容不是兩個管腳直接跨接在PGND和GND之間，而是從GND引線到PGND，然后再接跨接電容，因此懷疑是這段走線將干擾耦合到了PGND，使跨接電容沒有起到作用。將該走線刮斷，重新測試，測試結(jié)果如下：

165Mhz頻點基本消失，為了確認電容跨接在地分割上，是否和割斷有同樣的效果，把電容跨接在地分割上重新測試，發(fā)現(xiàn)結(jié)果是仍然超標。

這個案例說明，GND和PGND之間的電容連接有時候會導致GND上面的干擾耦合到PGND上面去，在PGND上面造成干擾，然后通過電纜輻射出去，導致輻射超標。