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輻射超標,沒想到是機殼地的設計問題!

電磁兼容EMC ? 來源:高速先生 ? 作者:黃剛 ? 2022-04-02 10:23 ? 次閱讀

大家可能已經(jīng)習慣了高速先生善于解決各種高速信號電源信號的疑難雜癥,讓很多從事EMC行業(yè)的粉絲們感覺格格不入。別急,今天就show一下我們在EMC方面的積累案例哈!

高速先生真的不只是專注于高速信號哈,其實我們也持續(xù)在研究EMC方面的理論,同時也積累了很多debug的案例和PCB設計經(jīng)驗,最近也收到很多粉絲要求,讓我們分享一些EMC的設計案例,就今天,高速先生就給大家分享這么一個簡單但是卻很隱蔽的EMC設計問題。

案例來自一家和我們深度合作很多年的戰(zhàn)略客戶,我們在高速上合作比較的多,其實這個項目本身也是一個高速的項目,板上最高速的是25G的光模塊信號鏈路。這個項目由我們的PCB工程師設計并進行仿真,當然仿真的是25G信號本身的通道性能,在確定仿真pass之后,設計工程師按照我們給出的建議去修改并制板加工和焊接,客戶拿到完成的板卡之后首先進行25G光模塊誤碼率的測試,測試發(fā)現(xiàn)沒有問題,雖然我們的仿真是pass的,但是每一次客戶真正調(diào)試成功我們才能放心。

當我們認為又是一個對于高速先生很常規(guī)的仿真設計項目時,客戶居然拿這塊板去做了一個之前不需要做的測試,那就是EMC的輻射測試!而且更打擊的是,在進行3M的遠場測試時,發(fā)現(xiàn)在25G的頻點輻射還稍有超標,要求是60dBuV/m,我們測試多了一丟丟,測試項為FCC part15 Class A,測試結果是下面這樣的:

063ec266-b12a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

在25G的頻點輻射超標,目標肯定直接指向了光模塊的設計上,我們知道輻射的能量正相關于光模塊的輸出幅度,因此我們?yōu)榱烁玫呐袛喙饽K輸出對輻射指標的影響,我們建議客戶調(diào)節(jié)下FPGA的輸出幅度(當前結果是輸出幅度為892mV情況下測試),看看光模塊的接收幅度變化對輻射的影響,按照我們的建議,客戶進行了測試,列表如下:

06561222-b12a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

通過測試結果傳遞給我們兩個重要的信息

1、的確是光模塊鏈路導致的輻射影響;

2、降低FPGA輸出幅度會減小輻射噪聲,并成功通過EMC測試指標;

3、但是降低FPGA幅度可能會對信號質(zhì)量產(chǎn)生影響。

當我們明確了光模塊導致的影響后,那我們就看看PCB設計上還有什么可以優(yōu)化的點,我們打開PCB文件,聚焦到該光模塊區(qū)域的設計里面,發(fā)現(xiàn)了很重要的一個點:

在TOP層,也就是光模塊的焊接層,我們的機殼地是很好的連接起來的,如下所示:

067b36ec-b12a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

于是我們再看看針腳那邊的BOTTOM層,發(fā)現(xiàn)機殼地并沒有接上,而是鋪的是常規(guī)的數(shù)字地,高速先生咨詢了設計工程師,他表示鋪數(shù)字地可以更好的屏蔽板內(nèi)的光模塊信號,提供隔絕串擾和回流的作用,沒有往EMC輻射這方面進行更多的權衡。高速先生評估之后,認為這個地方的鋪數(shù)字地對信號的串擾和回流本身其實幫助不大,因為走線沒有參考到這一層,相反接上機殼地的話,是更有可能對輻射的屏蔽產(chǎn)生正面的作用,因為光模塊的外殼和針腳都連接到BOTTOM層的位置去了。

068d8144-b12a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

于是我們和客戶商量之后,決定快速的再加工一版驗證下,包括高速信號本身的大部分設計都不做改動,只是把BOTTOM這個機殼地像TOP層這樣連接起來,如下所示:

06a935d8-b12a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

很快板子重新完成了,客戶再進行測試后給出了大家都滿意的答案,在原有的FPGA輸出幅度的情況下再進行EMC測試,成功將這個頻點的輻射壓低了, 滿足了輻射的指標,而高速信號通道本身的測試也并沒有問題,這下客戶終于可以安心的結項了!

06d0b6b2-b12a-11ec-aa7f-dac502259ad0.png

最后客戶也很感慨的表示,在沒測試輻射這個指標之前,還一直覺得機殼地的設計不會有那么重要的影響,通過這個案例后,看能不能對重視EMC輻射影響的粉絲們提供一些有意義的PCB設計思路哈!

審核編輯 :李倩

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原文標題:輻射超標,沒想到是機殼地的設計問題![20220330]

文章出處:【微信號:EMC_EMI,微信公眾號:電磁兼容EMC】歡迎添加關注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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