一前言

有時(shí)工程師在進(jìn)行電磁兼容的輻射發(fā)射RE試驗(yàn)時(shí)，我們發(fā)現(xiàn)超標(biāo)頻率通常是時(shí)鐘的頻率，或者時(shí)鐘頻率的整倍數(shù)。因此，很多人認(rèn)為時(shí)鐘發(fā)生器是導(dǎo)致電磁輻射發(fā)射的主要原因。實(shí)際情況是這樣子的么？

二環(huán)形天線的輻射屬性

環(huán)形天線和偶極天線，這是在產(chǎn)品電路中兩種常見(jiàn)的天線，都會(huì)產(chǎn)生意外的電磁波輻射，屬于電子設(shè)備中隱藏的天線在輻射電磁波。電路必須形成一個(gè)電流回路才能正常工作，所以任何一個(gè)電路都會(huì)形成環(huán)形天線。 一個(gè)變化的磁場(chǎng)，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)，變化的電場(chǎng)也會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)。這種電磁感應(yīng)的現(xiàn)象在空間傳播就構(gòu)成了電磁波。導(dǎo)致變化磁場(chǎng)的因素有很多，其中就有一個(gè)因素是環(huán)路，環(huán)路長(zhǎng)度對(duì)輻射的影響：環(huán)路周長(zhǎng)越長(zhǎng)，輻射越強(qiáng)；環(huán)路周長(zhǎng)接近一個(gè)波長(zhǎng)時(shí)，輻射最強(qiáng)。環(huán)路面積對(duì)輻射的影響，當(dāng)周長(zhǎng)一定時(shí)，環(huán)路面積越大，輻射越強(qiáng)，如果電路芯片之間的距離確定時(shí)，盡量要使信號(hào)電流的回路面積縮小，能夠有效地控制輻射。 我們應(yīng)努力控制信號(hào)與瞬態(tài)電源電流形成的每一個(gè)環(huán)路面積，使其最小，特別是作為主要輻射源的傳輸系統(tǒng)時(shí)鐘電路，時(shí)鐘信號(hào)通常也是系統(tǒng)中頻率最高的信號(hào)，其所有能量都集中在基波與其諧波組成的窄頻帶內(nèi)。

三時(shí)鐘電路中的環(huán)形天線

常見(jiàn)的電路模型如下圖所示，一個(gè)完整的電路包括電源線、信號(hào)線、負(fù)載和地線，這是一個(gè)簡(jiǎn)易版的時(shí)鐘信號(hào)走線。

由上圖所構(gòu)成的環(huán)路大致有3個(gè)，當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處于高電平時(shí)構(gòu)成的回路；當(dāng)時(shí)鐘從高電平變換低電平的瞬間所構(gòu)成的回路；當(dāng)時(shí)鐘信號(hào)處于低電平時(shí)構(gòu)成的回路。

從上面的回路可看出去耦電容的重要性，如果這個(gè)去耦電容在板子上放置的位置較遠(yuǎn)，會(huì)使和的環(huán)路面積擴(kuò)大，進(jìn)而導(dǎo)致時(shí)鐘的輻射更強(qiáng)。

四案例

前段時(shí)間接觸過(guò)一個(gè)案子，是一款刷卡機(jī)，它的輻射干擾點(diǎn)是時(shí)鐘的倍頻超標(biāo)問(wèn)題，一開(kāi)始便對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行排查，后面鎖定是RFID這個(gè)模塊的問(wèn)題，如下圖所示。刷卡模塊會(huì)主動(dòng)發(fā)射13.56MHz這樣一組固定頻率的電磁波，這模塊大部分都會(huì)出現(xiàn)時(shí)鐘倍頻的輻射超標(biāo)，所以前期誤認(rèn)為是這個(gè)時(shí)鐘造成的，并在線上加磁珠和電容做濾波處理，但并沒(méi)有明顯的改善效果。

后面結(jié)合原理圖、PCB和芯片規(guī)格書(shū)，如下圖所示，發(fā)現(xiàn)芯片的發(fā)射器電源TVDD旁邊沒(méi)有加去耦電容，去耦電容只有靠近PVDD的C22和C23，這個(gè)會(huì)使環(huán)路面積變大，在這個(gè)環(huán)形天線上的時(shí)鐘干擾沒(méi)能濾除或抑制，有可能導(dǎo)致輻射干擾變強(qiáng)。

通過(guò)上面的分析后，便在TVDD的附近嘗試加了容值為100nF和1nF的電容做濾波，并且將電容的接地引腳盡可能靠近芯片的地，確保達(dá)到較小的回路面積，如下圖所示。

測(cè)試數(shù)據(jù)對(duì)比如下：

綜上分析，時(shí)鐘電路產(chǎn)生電磁輻射發(fā)射的主要原因是對(duì)外連接的導(dǎo)體，跟時(shí)鐘信號(hào)線、電源線、地線、去耦電容等有很大相關(guān)，在測(cè)試整改時(shí)需多方面考慮，多關(guān)注一下環(huán)形天線的干擾，環(huán)路的面積和周長(zhǎng)。

審核編輯 ：李倩