整改小學堂《音響產品空間輻射（RE）整改案例》
Date: 2023-08-17Hits: 11916
導讀：東電檢測整改團隊有十年整改經驗，對于傳導、輻射等測試項目超標和靜電、EFT、雷擊、浪涌等測試不合格項目的客戶產品提出改善性建議和實質性方法、對策，幫助客戶的產品降低干擾，從而達到通過檢測的目的。 ...
音響產品空間輻射（RE）整改案例
某音響產品的空間輻射（RE）測試不通過整改案例分析，下圖-1是產品的空間輻射（RE）測試數據，產品在空間輻射測試時150MHz~300MHz頻段有較多的諧波干擾數據超標，導致產品EMC空間輻射測試不通過，如下圖1，這是一個典型的時鐘電路干擾波型：
圖1典型的時鐘電路干擾波型
干擾機制及原因分析
結合以上測試數據分析，導致輻射測試不通過的主要原因可能是產品電路設計中晶振或時鐘信號之間的通信形成的干擾，在電路設計中晶振和時鐘信號之間都要有匹配電路等措施；在電路中晶振及其相應時鐘信號由于其周期特性，會因時鐘邊沿速率過快引起信號完整性和電磁兼容等問題，成為PCB的主要騷擾源，并產生較多諧波干擾，導致空間輻射測試超標。通常情況下，當PCB電路設計中有晶振及時鐘信號電路時，晶振線路布線設計時是否增加匹配電阻和去耦電容，或只加了去耦電容未加匹配電阻，以及時鐘信號線上是否有增加匹配電阻及去耦電容對產生EMC問題，造成EMI干擾會很大，對EMI測試結果也有很大的影響。匹配電阻在電路設計中作用有阻抗匹配和減緩信號上升沿的作用。阻抗匹配因PCB上的布線都有一定阻抗，會因布線問題產生阻抗失配，引發信號的完整性產生電磁干擾，即一般會采用源端串聯一個電阻的方式進行匹配來保證信號的質量。減緩信號上升沿匹配電阻與電容的低通濾波電路，為反映信號響應速度，從而影響高頻干擾，匹配電阻的取值最好在20~100歐之間，也可在確保信號質量的前提下其值越大越好。去耦電容主要應用于信號電路設計中，完成去耦、振蕩/同步及時間常數的作用，振蕩/同步：包括RC、LC振蕩器及晶體的負載電容都屬于振蕩/同步。在PCB布局設計時，若要保證時鐘電路有足夠的去耦電容，就必須保證去耦電容的選取要滿足預期的應用。自諧振頻率需要考慮抑制時鐘的諧波，通常我們都要考慮原始時鐘頻率的五次諧波。同時在高頻電路中會因回路電感的影響，需要在PCB上放置有效容性的去耦電容來達到良好的去耦效果。在實際應用中通常采用大電容濾低頻，小電容濾高頻的原則來選取去耦電容值。
解決思路分析
結合以上原因根據測試數據和產品設計分析，可能是功放MCLK時鐘信號干擾，我們整改時先將功放的MCLK時鐘信號斷開，測試時干擾仍然存在，測試數據變化不大，可以判斷跟MCLK時鐘信號關系不大；再次查看原理圖，發現產品的是12.288MHz有源晶振，如上所述，有源晶振在沒有匹配電路的情況下很有可能產生干擾，成為干擾源，于是懷疑是該晶振干擾，將晶振電源斷開，150Mhz~300Mhz時鐘干擾頻點現象消失，基本可以確定是該有源晶振造成諧波干擾。在對該晶振部分電路進行近一步檢查分析，發現該晶振下方沒有鋪地，附近的地面積也較少，這樣該有源晶振本體產生諧波頻率干擾，在沒有相應的匹配電路和地回路的情況下，無法通過匹配是電路和大面積的地回路進行有效的去耦和濾波，導致造成EMC測試嚴重的諧波頻率干擾，空間輻射測試不通過。
整改方法及對策
經以上分析，于是我們增加了如下對策后測試通過，整改對策如下圖-2，整改后測試數據如下圖-3所示：1.在X1有源晶振外殼與周邊增加接地連接；
2.C31位置濾波電容增加接地連接，15pF改為33pF電容；
3.將功放I2C_MCLK時鐘信號R3位置電阻33歐電阻改為100歐磁珠，靠近X1晶振位置I2C_MCLK信號引腳串600歐磁珠。
圖-2 整改對策
圖-3 整改后測試數據
歸納總結
對于這種典型的有源晶振、時鐘信號整改，我們工程師需要先了解其干擾機制和原理，定位其干擾路徑、分析其受干擾電路或模塊，找到問題原因所在，才是解決問題的關鍵。一般的處理方法如屏蔽、接地、旁路、去耦、阻抗調整、電容濾波等都是解決有源晶振、時鐘信號諧波干擾的有效手段。往往我們在整改過程中，只有找到干擾途徑和干擾源，才能采用最簡單的方法、最低廉的成本來達到最有效的測試結果，通常情況下使用的整改方案越簡單，實現起來就越容易，也越容易達成解決問題、降低成本的目的。
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