Что излучает мою печатную плату?

Недавно я сделал правильный тест EMC на моей плате. Он не прошел тест и, кажется, излучает в диапазоне 300 МГц - 1 ГГц, с пиками каждые 50 МГц и небольшими пиками на 25 МГц.

Излучаемые выбросы

Глядя на ближнее поле, вы можете четко видеть множество гармоник 25 МГц: Близкие поля 25 МГц гармоники

Плата содержит 25-миллиметровый кристалл, который должен быть источником сигнала, но вопрос в том, что на плате излучается? Что может быть с антенной? Кандидаты, о которых я могу думать, следующие:

  • Плоскость заземления, действующая как патч-антенна с централизованным питанием. Плата составляет 23 мм х 47 мм, что делает ее четвертью длиной волны около 1,6 ГГц!
  • Индукторы в источниках питания. Доска содержит TPS84250 и EN5312 Интегрированные интегральные схемы питания индуктора. Возможно, сигнал 25 МГц снова возвращается к индукторам в этих микросхемах и использует их в качестве антенн.
  • Кабель. Хотя добавление ферритов на кабель во время теста, похоже, не имело никакого значения, что заставляет меня думать, что это что-то на самой печатной плате.
  • Что-то еще? Я не могу думать, что еще достаточно велико, чтобы излучать на таких низких частотах.

Испытуемое оборудование состоит из пары печатных плат, сложенных вместе. Нижняя часть содержит кристалл 25 МГц и чипы, которые его используют. Верхняя часть содержит компоненты источника питания.

PCB PCB

Слои PCB

Вопрос о бонусных очках: как может быть, что в ближнем поле явно много гармоник 25 МГц, но в дальнем поле обнаруживаются только гармоники 100 МГц и 50 МГц?

39 голосов | спросил Rocketmagnet 9 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowMon, 09 Sep 2013 22:22:05 +0400 2013, 22:22:05

3 ответа


4

Повторяя мою доску, шум кажется значительно уменьшенным. Я сделал немало изменений, поэтому трудно точно узнать, какие из них были ответственны. В принципе, я скопировал меры предосторожности для ЭМС, используемые в модулях EtherCAT Beckhoff

  • Ферриты на всех силовых контактах AS12 ET1200 с колпачками до и после феррита.
  • конденсатор 5pF, два феррита и дроссель общего режима на исходящих линиях LVDS.
  • Улучшенная схема расположения кристаллов с полной землей. Я также следил за советом Олина относительно подключения заземления хрустальных нагрузок.

Что же на самом деле излучает? Трудно быть уверенным, что защита ET1200 сама по себе не помогла. Также не добавляли ферриты к кабелю. Единственное, что помогло, - это ограждение печатной платы в металлической коробке. Поэтому я думаю, что это было что-то на PCB. Возможно, плоскость заземления, выступающая в качестве антенны с централизованным патчем, как предполагал Олин.

ответил Rocketmagnet 11 12013vEurope/Moscow11bEurope/MoscowMon, 11 Nov 2013 15:17:21 +0400 2013, 15:17:21
13

Это сложная проблема, которая может быть рассмотрена в нескольких сотнях слов, поэтому это будет кратким, и вам просто нужно провести какое-то исследование самостоятельно. Но я постараюсь обобщить его достаточно, чтобы вы хотя бы знали, что исследовать.

Вам нужно знать о сопротивлении трассировки, о завершении сигнала, о возврате сигнала и обходных /развязывающих крышках. Если у вас есть это абсолютно правильно, у вас возникнут проблемы с EMC. Получение 100% -ного совершенства невозможно, но вы можете приблизиться намного ближе, чем сейчас.

Сначала рассмотрим пути возврата сигнала ... Для каждого сигнала должен быть обратный путь. Обычно возвращение происходит на уровне мощности или земли, но оно может быть и в другом месте. На вашей печатной плате возвращение происходит на самолете. Обратный путь переходит от приемника обратно к драйверу. Область петли представляет собой физический цикл, созданный сигналом плюс путь возврата. Обычно законы физики приводят к тому, что область петли должна быть как можно меньше, но маршрутизация печатных плат хочет испортить это.

Чем больше область петли, тем больше проблем с РЧ. Вы не только излучаете больше радиочастот, чем хотите, но также получите больше радиочастот.

Сигналы на нижнем (синем) слое будут хотеть, чтобы их обратный путь находился на соседней плоскости на следующем слое (голубой) - поскольку это делает область цикла максимально малой. Сигналы на верхнем (красном) слое будут иметь обратный путь на золотом слое.

Если сигнал начинается на верхнем слое, а затем проходит через нижний уровень, тогда путь возврата сигнала будет переключаться с золотого на голубой, в точке сквозного! Это основная функция развязки. Обычно одна плоскость будет GND, а другая - VCC. Канал возврата сигнала может проходить через развязывающий колпачок при переключении между плоскостями. Вот почему часто бывает важно иметь шапки между самолетами, даже если это явно не требуется по соображениям власти.

Без развязки между плоскостями путь возврата не может принимать более прямой маршрут, поэтому площадь петли увеличивается в размере - и проблемы с ЭМС увеличиваются.

Но пустоты /расщепления в плоскостях могут быть еще более проблематичными. Ваш золотой слой имеет разделенные плоскости и сигнальные трассы, которые создают проблемы. Если вы сравните слои красного и золотого, вы увидите, как сигналы пересекают пустоты в самолетах. Каждый раз, когда сигнал пересекает пустоту в плоскости, тогда что-то будет плохо. Обратный ток будет находиться на плоскости, но он не может следовать по трассе через пустоту, поэтому он должен пройти большой объезд. Это увеличивает зону цикла и ваши проблемы с ЭМС.

Вы можете поместить крышку через пустоту, прямо там, где пересекаются сигналы. Но лучшим подходом было бы перенаправление вещей, чтобы избежать этого в первую очередь.

Другим способом может быть создана одна и та же проблема, когда у вас есть несколько переходов, которые находятся близко друг к другу. Зазор между отверстиями и плоскостью может создавать щели в самолетах. Либо уменьшите зазор, либо распространите виасы, чтобы слот не сформировался.

Хорошо, так что это самая большая проблема с вашей доской. Как только вы поймете это, вы должны посмотреть на завершение сигнала и контролировать сопротивление импеданса. После этого вы должны посмотреть на проблемы экранирования и шасси GND с вашим Ethernet-соединением (недостаточно информации в Q, чтобы точно комментировать).

Надеюсь, это поможет. Я действительно волновался из-за проблем, но это должно заставить вас идти.

ответил 11 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowWed, 11 Sep 2013 20:11:24 +0400 2013, 20:11:24
2

Я думаю, что гармоники 25 МГц указывают на проблемы, связанные с сетью. Я не знаком с рекомендациями Micrel, но большинство других поставщиков рекомендуют минимальное расстояние между phy и магнитами, что не очевидно на вашей доске. Кроме того, под магнитами имеется сплошная грунтовая плоскость, которая также не рекомендуется в большинстве мест.

С макетными изображениями довольно сложно рассказать, но он выглядит как трассировка, которая работает под phy, а затем выстраивается в линию и выступает как хорошая антенна на противоположном слое. Это может быть подтверждено некоторыми исследованиями ближнего поля, возможно?

Вещи, которые появляются в ближнем поле, а не далеко, означают, что для этой частоты нет эффективного пути связи и антенны.

Вы абсолютно уверены, что все прошло правильно? У меня был тестер emc, который сказал мне, что у него есть одна доска, которая переходила от того, что она не проходила мимо, потому что они пропустили одну обходную крышку. Вы также можете убедиться, что ваши байпасные колпачки работают так, как вы хотите, на частоте 25 МГц. Используйте анализатор спектра с следящим генератором и полосой шириной 50 Ом с насадками на нем и посмотрите, как они работают.

Я думаю, что ответ Дэвида Кесснера по-прежнему заслуживает рассмотрения. Я не чувствую, что у нас действительно есть достаточно полная информация.

Я думаю, что лучше всего будет арендовать час или два с опытными emc tech (возможно, у вас есть один дом) и поглотить все, что он расскажет вам о вашей доске.

ответил Erik Friesen 12 thEurope/Moscowp30Europe/Moscow09bEurope/MoscowThu, 12 Sep 2013 14:33:28 +0400 2013, 14:33:28

Похожие вопросы

Популярные теги

security × 330linux × 316macos × 2827 × 268performance × 244command-line × 241sql-server × 235joomla-3.x × 222java × 189c++ × 186windows × 180cisco × 168bash × 158c# × 142gmail × 139arduino-uno × 139javascript × 134ssh × 133seo × 132mysql × 132