阿飞小白 发表于 2013-8-18 16:13:53

【小白案例】--思维发散,电容滤波典型案例

某产品,基本结构如下图所示,电源板是放置在主板上方,主板Top和Bottom都有shielding

问题点:RE测试中。216MHzMargin不足
分析:
1.检查此频点并非是周边线缆带出的
2.观察此频点波形,经验上判断是时钟而且基频是54MHz,常见的AV时钟信号
3.此产品在使用不同的电源板时此频点的余量是有差别的,怀疑电源板带出此频点
4.将电源板和主板分离,使用导线连接,发现此频点降了不少,确定问题点在主板
5.对主板进行近场分析,发现在主板与电源板连接器附近的区域能量较高,而且是在gnd和12v power上,这里说明主板上的杂讯是被电源板带出。
6.确定了power net的原因,来看看net的layout,注意到这里12v power net是给一颗芯片供电的,其中有8pin power,每一个pad上0.1ufBypass cap,
   我们对策使用以下办法均无法有效降低辐射水平
        使用1000pf、100pf、0.1uf、0.01uf不同组合
        在Power net已经芯片周边接地
        在A处割断增加电感和电容
        连接芯片以及12v Power Net周围的Gnd

7.思考,Gnd和电源上都存在能量,一般来说Gnd上能量不会很高,而且电源Net在内层,怎么会被电源板带出杂讯呢?他们之间的连接是什么呢?
   8pcs Bypass Cap,他们是连接12v power net 和 gnd 的桥梁,如果没有桥梁,会发生什么情况呢?激动人心,居然达到10dB以上!
8.最终的对策居然是取消Bypass Cap,让人匪夷,但是这里电容不能取消?为什么?同事 告诉我们对芯片工作有影响?不怕,我们在A处增加了电感和电容做滤波电路,解决问题!
对策后检讨
1.这里的216MHz杂讯从何而来,近场分析,12v power net,为IC供电的这一段net有杂讯,但下半段为CPU供电的net,居然是异常干净,百思不得其解
2.使用JW 为IC供电,发现即使在8pcs Cap 存在的情况下,杂讯也是不存在的
3.寻找主板上和216MHz有关的信号线,分别使用滤波 JW等方法,判断他们对12V power Net的影响,寻找出一条,而且在随后的改版中修改这条信号线走线,产品此频点余量满足要求
4.对此案例的疑问点在于,为什么12v power net上半段有杂讯,为什么下半段缺无杂讯呢?
5.我们在电源出现问题的时候,大部分会选择增加电容滤波,但有时,我们也可以反其道而行之,总之EMC是个实践性极强的工作,只有不断的尝试,才可以取得成功!

桃花岛主 发表于 2013-8-18 23:50:45

这样的案例真好,很锻炼人;
小白说的对,EMC实践性很强,当然设计时要用理论,样机出来在测试整改,回过头来再分析,这样可能理解的更透彻;
顺便问下,JW是什么?
按你的整改,应该是时钟串到了电源,这里,应该还是时钟布线有问题,可能是回路的问题;
IC去掉电容后反而通过,按传统确实匪夷所思,因为IC去耦很有必要,你的IC是什么,存储吗?

admin 发表于 2013-8-18 23:52:29

请问能否总结成案例在《电磁兼容工程师》发表,谢谢。

walterP 发表于 2013-8-19 11:37:54

JW应该是跳线

mic29 发表于 2013-8-19 11:53:14

小白實在厲害,我想不到要拿掉電容!

個人一些想法請各位指教

1. 既然有共地耦合,應該就有共電源耦合。這可以解釋為何12v power net上半段有杂讯,下半段缺无杂讯

也因此可以說問題在IC,而不是CPU
而要請小白確認一下,54MHZ是否為IC所用,而非CPU

mic29 发表于 2013-8-19 12:00:11

2. 既然是時鐘信號耦合到電源層,不曉得小白有沒有確認過54MHZ的CRYSTAL/OSCILLATOR的電源是否有做適當的濾波?是否有線路靠近CRYSTAL/OSCILLATOR而耦合?

再者,VCC是否有依照20H RULE設計?

mic29 发表于 2013-8-19 12:06:02

3. POWER BOARD 與MAIN BOARD間的PIN ASSIGNMENT是否合理?
主板連接器附近是否有足夠的去耦電容?

mic29 发表于 2013-8-19 13:20:56

4. 取消8顆BYPASS CAP會對芯片有影響,所以這8顆電容其實是濾波電容(而非旁路BYPASS),為維持芯片工作電壓而存在?這8顆電容在PCB上的哪裡?
但為何在A處加濾波就好了?不懂!

walterP 发表于 2013-8-19 14:06:28

搞不懂,一般电源线上有杂波,通过电容导入地,给杂波一个回流路径,这样地上是有杂波,但是不会辐射出去。而这个案例中是通过地辐射出去的,那这几个电容旁路的地是什么形状的,有多大,和地平面的连接怎么样?

walterP 发表于 2013-8-19 14:12:16

或者是说地上面有杂讯,通过电容到power net,然后通过电源板辐射出去,A处的滤波是将杂讯与电源板隔离开来?
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