一、问题描述:

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:

 

 

二、辐射源头分析:

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;

 

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:

 

 

三、辐射产生的原理:

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;

 

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:

 

PCB 边缘的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图

 

PCB 中间的晶振与参考接地板之间的电场分布示意图

 

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。

 

 

四、处理措施

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。

 

 

五、思考与启示

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。

 

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。