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日志

EMC设计小知识

热度 3已有 331 次阅读2014-4-21 19:48 |系统分类:工作

原理图的EMC设计

1. 整机原理图设计时各功能电路要区分明确,以便于电路分析。

 

 

2. 各部分是否尽量使用更低速的器件?(74HC14Tr=Tf=6ns74AHC14Tr=Tf3ns,这时我们就要考虑尽量选用74HC14而不是74AHC14.)

 

 

3. DVD机芯的干扰是否有EMI对策,原理图上要明确标注。

解释说明:DVD机芯的干扰主要是激光头电路本身产生的干扰(不同厂家的机芯干扰程度不一样),激光头的干扰通过较长的激光头扁平线形成天线辐射,所以要在电路上加小电容减少扁平线的天线效应,如下图。

 

4. DVD机芯电源要有EMI对策,不但要明确标注而且要注明Layout 时的放置位置。

解释说明:由于激光头读取信息时电源瞬间变化所产生的干扰很大。机芯电源要求就近有能提供瞬态电流的电容。如下图虚线框内的EMI对策,有的机芯电路有好几个电源,每个电源都要有电容滤波,至少要有一个102---104的电容。

5. 原理图上要标注各功能块的工作电压,尤其是时钟信号工作频率要描述清楚?(如:解码芯片、RAM芯片、DC/DC等)

解释说明:原理图上标注清楚工作电压和信号频率不但有利于原理图的评审,对PCBLayout也有很大的指导作用。

 

 

6. 对于干扰较大的35次谐波频率在230MHz左右的时钟频率能否调整?(要求F3F5230MHz+20MHz

解释说明:因为CE辐射测试标准里有两个频率段(30MHz----230MHz230MHz---1GHz),高段比低段要求低7Db。在EMC整改时要降7DB需要增加很多对策,尤其是针对LCD屏的干扰,我们很难对屏进行处理。

如下图有一个时钟的谐波在225MHz左右超标6db。如果时钟频率稍改大一点使其落在230MHz以后,那么EMC整改就容易多了。所以如果时钟频率能调的话,就尽量使干扰较大的频率其35次谐波大于230MHz

 

7. 对较高频率是否有EMI对策?如RAM时钟等。

解释说明:工作频率比较高的时钟信号不但其产生的谐波辐射很大,其本身的基波辐射也很大,所以原理图上一定要有EMI对策。如MTK1389DRAM的工作时钟, 频率为108MHz/128MHz/135MHz,在原理图上要串联电阻和并联电容到地。如下图所示。

     

 

8. 振荡电路里晶振的输出脚要串联EMI磁珠。

解释说明:晶振的输出脚一般都会有谐波分量产生,EMI磁珠对高频信号存在很大的阻抗,使得时钟信号的基波通过,高频谐波分量被衰减,如下图虚线框内对策。

    

 

 

 

9. 地址/数据线要串联电阻。

解释说明:在EMI测试时常发现一些密集噪声干扰,如下图。密集噪声干扰与电路中的晶振、主频信号没有很大关系,属总线干扰。是因为总线匹配和布线的问题,适当调整匹配电阻,并在layout时有针对性地对地址/数据总线处理可有效减少总线上的干扰。见下图。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

10.          656信号线上要串联匹配电阻,同时也要串联EMI磁珠。

解释说明:我们公司目前用的656数字信号一般为8位,如上面所说的数据总线会产生密集噪声,需要在656信号线上串联匹配电阻。由于到屏的656信号走线很长(长的PCB走线+到屏的连接线),656的谐波分量很容易通过长的连接线辐射,这时需要再在匹配电阻后面串联EMI磁珠。如下图。最好是能够在系统布局上优先考虑,使得656信号线尽量短。

 

 

11.          TV产品主板到液晶屏的信号连接线上要预留电阻。

     解释说明:到液晶屏的信号速率比较高,EMI辐射也比较严重。信号线上预留电阻方便EMC整改。

      

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12.          各电源及支路是否作隔离和滤波处理?

解释说明:不同功能电路里电源所响应的dv/dtdi/dt都不一样,也就是电源所受到的干扰也不一样,为防止干扰通过电源产生串扰、辐射,我们要求各电源及支路都要作隔离和滤波处理。一般用电感/磁珠作隔离,用电容做滤波。如下图点亮的5V电源给CPUDC/DCTV供电。DC/DC大电流,CPU/TV高频共用5V,而5V没有作隔离和滤波处理。原理图上没有设计好,PCBLayout 也没有改正过来。

5V没有作隔离和滤波处理。

 

 

13.          原理图上尽量采用统一地,需要地分割的电路可用磁珠隔离。

      解释说明:原理图采用分割地,对PCBLayout会提出很高的要求,如果PCB工程师不精通原理图,不完全了解每条信号的返回路径,地分割不合理很容易把信号的最佳返回路经给切断了,被切断最佳返回路经的信号必须要通过别的途径返回,这样返回信号很可能会出现狼入羊群、羊入狼群的不良现象。环路面积的增加也会使得EMI辐射更加严重。所以尽量采用统一地,对不同类型的地可用磁珠隔离,如下图虚线框内磁珠隔离了AGNDPGND

   

 

 

 

14.          按键板和遥控接收板地要与主板地在主板上用磁珠/电感隔离。

     解释说明:因为主板上电路大多数是数字电路,数字电路的地存在很大的地弹、地脉冲等干扰信号。这些干扰信号很容易通过比较长的连接线产生辐射。连接线的地与主板的地用磁珠/电感隔离可有效降低这种辐射干扰,同时还能降低连接线上传来的ESD干扰主板电路。如下图虚线框内对策。

   

 

 

 

15.          功能切换时对暂时不用的功能电路要采用电源关断。

      解释说明:对暂时不用的功能电路,如果电源没有关断,不但增加功耗,芯片工作也会产生EMI。如带FMDVD,在DVD状态下FM也在工作(只是被MUTE),这时的FM由于没有信号控制,FM的本振和其他谐波辐射非常严重,直到切断FM电源问题才得以解决。所以建议对暂时不用的功能电路要采用电源关断。如下图FM采用电源关断。

 

 

 

 

16.          对于不用的时钟脚不能悬空。

      解释说明:解码芯片暂时不用的时钟脚其内部电路仍在震荡工作,内部的谐波信号会通过悬空脚产生辐射干扰,EMI对策需要给悬空脚一个适当的端接。如FI812593脚像素时钟会有很大的辐射,不能悬空,需要如下图加一个RC端接。其中电容C为降低直流功耗所用。

 

  

 

T101的第35脚也经常悬空,这个脚的EMI辐射也很大,需要给这个脚加一个RC端接。如下图虚线框内对策。

   

 

 

 

 

17.          对于其他有重要功能的悬空脚都要给适当的上拉或下拉。

     解释说明:给悬空的I/O口一个适当的上拉或下拉,可以确保I/O口有一个固定的逻辑电平,外来干扰(如ESD)不会轻易引起I/O口的逻辑电平发生变法,确保芯片能稳定的工作。干扰比较大的悬空脚还可以通过下拉降低EMI

 

18.          耳机插座上左右声道要并680p----1000P的电容到地。耳机检测脚要并104电容再串10Uh电感。

解释说明:在对耳机端口进行EMS测试时,左右声道上的对地电容会把干扰信号耦合到地,达到提高抗干扰的能力,ESD测试很容易使耳机检测脚电平发生变化,使系统误判(喇叭无声音),耳机脚并电容串电感提高耳机抗静电的能力。如下图虚线框内对策。

 

 

19.          音频端子要并680p---1000p电容到地。

   解释说明:同上面的解释一样也是提高抗扰度和降低EMI。如下图虚线框内对策。

 

 

 

 

20.          喇叭插座端子要并680P---1000P电容到地。

解释说明:由于喇叭端子有较长的连接线,长的连接线会把主板上的emi能量辐射出去,尤其是数字功放的干扰。有一些在喇叭线上夹磁环,也是一种降低emi的对策,如果在喇叭插座端子上并电容加上layout合理就可以不加磁环而又降低emi。如下图虚线框内对策。

 

 

 

21.          芯片电源是否有旁路、去耦、储能电容?尤其是高速芯片是否有不同数量等级的电容?(滤除不同频率段

的干扰)

解释说明:芯片逻辑电平的快速变化势必引起电源的瞬变,瞬变的电源上就会有EMI产生。给电源放置不同数量等级的电容可以滤除不同频率段的干扰。一般要求电容相差2个数量级,因为相差2个数量级的电容在其谐振特性上刚好互补。如104/102103/101

另外强烈建议今后原理图上滤波电容的放置一定要靠近芯片引脚,如下图所示。这样不但便于评审、阅读,而且对PCBLayout也有很大的指导性,不会出现电容放置不合理的现象。这一点很重要,希望能过引起重视,宁可原理图的纸张篇幅多几页,也要把原理图整的更规范、更专业。

22.          主要芯片的防静电等级是多少?是否符合要求?

解释说明:一个芯片的使用不但要了解芯片所能实现的功能,还要关注芯片的防静电等级是多少。对于防静电等级很低的芯片原理图上要体现出来,在原理图评审时再重点评审。

 

 

23.          对达不到防静电等级的芯片是如何处理的?

解释说明:防静电不但是EMC对策人员所考虑的问题,也是项目工程师和项目经理在开发阶段应重点考虑的课题。对达不到防静电等级的芯片要有明确的处理对策,最好是更换芯片。

 

 

24.          复位电路的抗干扰性能是否良好。复位电路的电解电容尽量用贴片的胆电容或者陶瓷电容。

     解释说明:复位电路的电解电容由于个子比较高,静电测试时电解电容像天线一样容易接收静电能量,如果芯片的防静电等级很低,那么极易引起芯片复位。再加上电解电容的等效阻抗和等效感抗都很大,不能及时把静电泄放到地。 故复位电路的电解电容尽量用贴片的胆电容或者陶瓷电容。

 

25.          复位电路的电源是否有隔离滤波措施。

      解释说明:在对产品进行ESD测试时,如果静电屏蔽不能做得很好,静电能量串入到电路里面去,电源线上就会感应到静电,复位电路的电源如果没有做滤波隔离措施,静电能量就会引起芯片复位。尤其是DVD  MT1389极容易复位,便携式DVD由于外壳电镀,静电屏蔽做得很好,静电测试容易通过。而LCD_TV产品由于系统复杂(连线较多)、静电屏蔽不可能像便携式DVD做得那样好,所以LCD_TV产品抗静电等级很差。在这里解释说明了同样的电路在便携式DVD里抗静电很好,在LCD_TV产品里就很差的原因(因为有人质疑、不理解)。

    解释被复位的过程:如下图复位电路,在系统工作正常后,CE9正极电压与复位电路电压相等,当复位电源上有一串负向的ESD脉冲信号,CE9正极电压就会通过D1向负脉冲放电而引起芯片复位。当复位电源上有一串正的ESD脉冲信号,比较高的ESD电压会通过电阻R2对电容EC9充电,充电时间T=RC,如果这一充电过程还不足以使芯片复位,那么当电源上高达几千伏的正ESD脉冲消失时,充电后的EC9会通过D1放电,这一放电过程一定会引起芯片复位。所以复位电路的电源做隔离和滤波是很有必要的,如下图虚线框内对策,必要时可把磁珠改为10UH的电感加强隔离。

       

 

26.          复位电路的地要做好隔地措施

     解释说明:电容对交流信号是直通的,ESD能量是很强的交流脉冲,如果复位电路的地线上有ESD脉冲,那么ESD能量会通过电容耦合到复位线上引起芯片复位。所以复位电路的地要做好隔地措施,如下图虚线框内串接一个磁珠到地,如果地线上的ESD干扰很大,磁珠可考虑更换为电感。

 

27.          复位电路到复位脚要串联一个磁珠或者电感。

解释说明:同样的道理,如果ESD能量很大,电源和地线不能彻底隔离,这时需要在复位线路上串联一个电感或者磁珠,如下图虚线框。

 

以上对复位电路的电源、地和复位信号的ESD对策可以解决即使芯片抗静电等级很低的ESD测试出现的复位问题。

所以对抗静电等级比较高的芯片可以只考虑复位信号线上的对策。

28.          按键信号线上是否有电感、电容。

      解释说明:在对产品按键进行ESD测试时,按键线上的静电能量传入到芯片I/O口,会引起系统复位、死机、按键功能错乱等不良现象。需要在按键线路上作隔离和滤波措施阻碍ESD能量进入到控制芯片内,如下图虚线框内串联10UH电感再并103—104电容到地。

            

   对于动态扫描方式的按键电路,ESD对策要求并小电容和串联磁珠,因为磁珠在低频段阻抗很低,不会破坏扫描波形。如下图虚线框内的对策。如果按键线路上的ESD能量很强,此对策还不能解决ESD,可把100p的电容改为压敏电阻,封装一样。

 

 

29.          其他的I/O口如VGASCART口等都要有防EMI、防静电处理,音频信号脚都要有并100P左右的电容到地。

解释说明:因为ESD测试时,对所有的I/O口都会进行测试,在电路上都要有ESD对策。对信号频率比较高的I/O口不能用串电感和并电容的方式来防护ESD,这时要用上专用的ESD器件。如下图虚线框内对策。

   

  

 

30.          对封装很大的I/O口防ESD器件尽量用分立元件。

解释说明:因为防ESD器件原则上要求靠近I/O口,而大封装的I/O口空间距离比较远,如果用集成度高的防ESD器件会导致部分I/O因离防ESD器件太远而得不到静电保护。

 

 

31.          DC/DC电路开关波形的改善。

       解释说明:在DC/DC ICSW脚和BST脚串一个低于33欧的电阻可以降低开关波形的过冲,从而降低EMI。如下图R224。电阻大小根据信号波形(过冲情况)来调整。

 

 


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发表评论 评论 (3 个评论)

回复 火水晶 2014-4-22 09:07
图呢?
回复 安全第一啊 2014-4-22 09:50
就是图呢,美图啊
回复 夜雨秋风 2014-4-23 09:47
需要美图

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