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【解決方案】使用展頻技術(shù)降低輻射騷擾

ZLG致遠(yuǎn)電子 ? 2023-02-14 13:57 ? 次閱讀

在產(chǎn)品研發(fā)階段,硬件工程師通常會(huì)對(duì)產(chǎn)品做輻射騷擾測試,在輻射騷擾測試失敗的情況下,可以考慮使用展頻技術(shù)來降低輻射騷擾。結(jié)合ZLG致遠(yuǎn)電子的核心板產(chǎn)品,本文將對(duì)底板的輻射干擾超標(biāo)提供一些方法及參考。

55f4ba08-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg ?展頻技術(shù)

展頻,即擴(kuò)展頻譜技術(shù)。展頻技術(shù)是常用的無線通信技術(shù)。將單點(diǎn)能量分散到頻帶內(nèi),EMI干擾就減小了。其原理類似于圖 1 所示的例子,讓水壓(頻譜能量)一定的水從一個(gè)小孔(固定頻率)中噴出,這和讓它從淋浴噴頭的多個(gè)小孔(分散頻率)中噴出的效果是不同的。后者的水壓得到了分散,水的噴出力度(輻射噪聲)會(huì)變小很多。

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圖1展頻原理(圖片來自網(wǎng)絡(luò),侵權(quán)刪除)


563015ee-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg 工作原理

原本的時(shí)鐘信號(hào)每個(gè)周期都是一樣的,周期時(shí)間長度也一樣,為Tclk。對(duì)Tclk進(jìn)行微調(diào),比如先將每個(gè)時(shí)鐘周期比上一個(gè)時(shí)鐘周期的時(shí)間加長一點(diǎn)點(diǎn),累計(jì)n個(gè)周期之后,再將每個(gè)時(shí)鐘周期比上一個(gè)時(shí)鐘周期縮短一點(diǎn)點(diǎn),再累計(jì)n個(gè)周期,如此循環(huán)。

這樣時(shí)間一定的話,包含總的時(shí)鐘周期的個(gè)數(shù)是不變的,但是里面的時(shí)鐘信號(hào)的每個(gè)周期都是不一樣的,如下圖 2所示:

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圖2時(shí)鐘波形(圖片來自網(wǎng)絡(luò),侵權(quán)刪除)

參考芯片手冊(cè)《IMX6ULLRM.pdf》, system PLL支持展頻功能。用于最小化輻射發(fā)射的應(yīng)用。system PLL輸出時(shí)鐘經(jīng)過展頻,使能量分布在更寬的帶寬上,從而減少峰值輻射發(fā)射。展頻由CCM_ANALOG_PLL_SYS_SS 寄存器配置,使能后,PLL2輸出頻率會(huì)按照STEP域定義的頻點(diǎn)往下變化,直到STOP定義的頻率,然后掉頭升回到以前頻率。如下圖 3公式所示:

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圖3芯片手冊(cè)截圖

IMX6ULL的參考時(shí)鐘Fref=24MHz。最大的展頻范圍是24MHz。


563015ee-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg 工作原理

ZTP800系列示教器(移動(dòng)HMI)機(jī)器人人機(jī)交互而生,滿足機(jī)器人在注塑行業(yè)、沖壓行業(yè)、車床行業(yè)、搬運(yùn)碼垛、噴涂、玻璃機(jī)、壓鑄機(jī)、包裝設(shè)備、3C設(shè)備、鋰電池設(shè)備、紡織、流水線工作站、非標(biāo)自動(dòng)化裝備等不同工藝應(yīng)用場景下的人機(jī)交互需求。硬件參數(shù)如圖 4所示:

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圖4硬件參數(shù)

ZTP800系列示教器搭配M6Y2C核心板及8寸TFT大屏幕, 可實(shí)現(xiàn)豐富、清晰的人機(jī)交互窗口,提升產(chǎn)品檔次,并方便實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的手動(dòng)操作、示教編程、運(yùn)行等人機(jī)對(duì)話功能。

M6Y2C是一款工業(yè)控制核心板,采用NXP Cortex-A7 800MHz主頻的處理器,以先進(jìn)的電源管理架構(gòu)帶來更低功耗。標(biāo)配8路UART、2路USB OTG、2路CAN-Bus、2路以太網(wǎng)接口;標(biāo)配128/256MB DDR3和128/256MB NAND Flash、硬件看門狗;通過嚴(yán)格EMC和高低溫測試,確保核心板在嚴(yán)酷的環(huán)境下穩(wěn)定工作。

ZTP800系列示教器在輻射騷擾測試中,有多個(gè)頻點(diǎn)超標(biāo)。經(jīng)過亮屏與滅屏的對(duì)比測試,確定是LCD時(shí)鐘引起的輻射超標(biāo),測試結(jié)果如圖 5所示:

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圖5超標(biāo)頻點(diǎn)


563015ee-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg 技術(shù)實(shí)現(xiàn)

1. 固定LCDIF父時(shí)鐘

展頻只有528M_PLL能實(shí)現(xiàn)。因此,需要展頻的設(shè)備時(shí)鐘,需固定父時(shí)鐘為528M_PLL。在arch/arm/mach-imx/clk-imx6ul.c文件中,添加父時(shí)鐘定義語句,如下:

clk_set_parent(clks[IMX6UL_CLK_LCDIF_PRE_SEL],clks[IMX6UL_CLK_PLL2_BUS]);

2. 設(shè)定展頻寄存器

設(shè)定調(diào)制頻率(Modulation frequency)為60K。根據(jù)公式推算出(ssc_stop/ssc_step)=24000K/(2*(60K))=200。在雙變量的情況下,先約束其中一個(gè),設(shè)置 ssc_step=6,那么ssc_stop=1200。設(shè)定展頻范圍(spectrum spread range)=24Mhz,那么(DENOM/ ssc_stop)=1 ,DENOM=1200。將上面計(jì)算出的值,代入圖 6中的兩個(gè)寄存器中。

57005cfe-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.png

圖6寄存器

兩個(gè)寄存器的值可以轉(zhuǎn)換成16進(jìn)制。如下:
CCM_ANALOG_PLL_SYS_SS=0x4B08006
CCM_ANALOG_PLL_SYS_DENOM=0x4B0


563015ee-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.jpg 測試結(jié)果

展頻前,LCD_CLK波形,如圖 7所示:

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圖7展頻前

展頻后,LCD_CLK波形,如圖 8所示:

57c5f414-aa54-11ed-ad0d-dac502259ad0.png

圖8展頻后

輻射騷擾測試結(jié)果,之前超標(biāo)的頻點(diǎn)都降低了輻射值,結(jié)果通過。如圖 9所示:

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圖9輻射騷擾測試結(jié)果

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