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一、问题描述# I/ X1 U+ B9 A* p+ W" P
某行车记录仪，测试的时候要加一个外接适配器，在机器上电运行测试时发现超标，具体频点是 84MHZ、144MH、168MHZ，需要分析其辐射超标产生的原因，并给出相应的对策。辐射测试数据如下：
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& @5 y4 B3 E6 f3 m$ }* T: |: p二、辐射源头分析. }5 z! x0 [# l- _+ G; X
该产品只有一块 PCB，其上有一个 12MHZ 的晶体。其中超标频点恰好都是 12MHZ 的倍频，而分析该机器容易 EMI 辐射超标的屏和摄像头，发现 LCD-CLK 是 33MHZ，而摄像头 MCLK 是 24MHZ；
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; {9 d) b6 r1 A/ U, h, _3 `通过排除发现去掉摄像头后，超标点依然存在，而通过屏蔽 12MZH 晶体，超标点有降低，由此判断 144MHZ 超标点与晶体有关，PCB 布局如下：3 F6 z$ ~. H8 L7 J5 x# w
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0 b6 Q) W/ Y5 d" s6 T" A0 o
- m4 o2 Q, l, @0 M8 l5 p三、辐射产生的原理
; I" H& B/ M8 E8 C# u9 p从 PCB 布局可以看出，12MHZ 的晶体正好布置在了 PCB 边缘，当产品放置与辐射发射的测试环境中时，被测产品的高速器件与实验室中参考接地会形成一定的容性耦合，产生寄生电容，导致出现共模辐射，寄生电容越大，共模辐射越强；( ^2 I5 U# E% N! T" d, ]7 D7 `
. z, l+ l# J6 l" Q; _而寄生电容实质就是晶体与参考地之间的电场分布，当两者之间电压恒定时，两者之间电场分布越多，两者之间电场强度就越大，寄生电容也会越大，晶体在 PCB 边缘与在 PCB 中间时电场分布如下：9 z' t+ R# m! s4 N
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* T: G* y8 ?8 D* ]PCB 边缘的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图
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PCB 中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图1 F: f( G0 s0 m8 Q6 C7 J; O
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从图中可以看出，当晶振布置在 PCB 中间，或离 PCB 边缘较远时，由于 PCB 中工作地（GND）平面的存在，使大部分的电场控制在晶振与工作地之间，即在 PCB 内部，分布到参考接地板去的电场大大减小，导致辐射发射就降低了。
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四、处理措施, j3 I) Z; r, _5 k: D9 z
将晶振内移，使其离 PCB 边缘至少 1cm 以上的距离，并在 PCB 表层离晶振 1cm 的范围内敷铜，同时把表层的铜通过过孔与 PCB 地平面相连。经过修改后的测试结果频谱图如下，从图可以看出，辐射发射有了明显改善。8 T1 V; [1 P" e4 {8 h0 _
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4 g9 A+ @ W. x' k五、思考与启示
* O% q ?$ w- m6 Q( }: Q9 L3 x高速的印制线或器件与参考接地板之间的容性耦合，会产生 EMI 问题，敏感印制线或器件布置在 PCB 边缘会产生抗扰度问题。& B$ W) J0 S. T0 X
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如果设计中由于其他一些原因一定要布置在 PCB 边缘，那么可以在印制线边上再布一根工作地线，并多增加过孔将此工作地线与工作地平面相连。
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发表于 2021-3-10 13:53
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