电磁兼容与可靠性
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本专栏分享职业生涯中解决的一些电磁兼容和可靠性难题。
硬件电子工程师
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【可靠性】电源噪声导致辐射发射超标案例
如果采用图7 的滤波板安装情况,由于产品的机框是屏蔽结构,电源滤波器的输入都在屏蔽体之外,因此来自产品机框内部的辐射骚扰信号不会耦合到电源滤波器输入电源线上,机框内的噪声也就不会通过电源线引出机框产生辐射。既然机框内的电源线是驱动源,机框较长的电源线是天线,那么只要将其中的一部分取消或将两者的关联断开,就可以解决共模辐射的问题。在图8 所示的滤波结构中,即使来自产品机框内的辐射骚扰信号耦合到电源滤波板的内部电路和机框内电源滤波板的输入电源线上,也会被机框电源入口处的穿心电容滤除,测试结果如下。原创 2024-05-18 10:39:07 · 1045 阅读 · 0 评论 -
【可靠性】雷击浪涌导致单板TVS短路研究
对比直流电源的防护设计和单板上的防护设计,发现直流电源模块上线地之间的防护只有压敏电阻(图3红圈),线线之间才有TVS(图3蓝圈),而单板上线地既有TVS(图2红圈),又有压敏电阻(图2蓝圈)。3. 如果设备放在防雷条件差的远端机房,则可能感应能量大的雷击浪涌,这种浪涌能量分担到直流电源和单板上,当分担到单板上的能量超过TVS承受能量时,则造成TVS短路。设备配从现场返回的直流电源,对电源口进行线地±2KV浪涌,结果电源正常,一块单板出现-48V和PGND之间TVS短路,保险丝熔断现象。原创 2024-05-18 10:36:44 · 1633 阅读 · 0 评论 -
【干货】高速信号眼图与接收灵敏度的关系(相噪篇)
以上实验截图只说明相位调节的原理,实际上根据上节幅度的分析,弱光功率下的眼图基本具有对称性,所以对比OSNR的优化,相位调节对灵敏度的优化能力还是很明显。总结:如图3,设满足误码率为10-12时刻光模块接收功率为P(灵敏度),相位判决t时刻的噪声总幅度为VN(t),限幅放大器的灵敏度为Vsensitivity,入光P对应的光电幅度为Vpp。在最佳判决时间,噪声容限最大,灵敏度最小,示意图具体推导可参考总结的公式,无论理论计算中脉冲的波形是否选用高斯脉冲,只要内层函数的增减性不变,得到的曲线形状都基本一样。原创 2023-07-23 09:52:32 · 888 阅读 · 0 评论 -
【干货】高速信号眼图与接收灵敏度的关系(幅值篇)
在低光功率条件下,当总和噪声幅度超过起控点幅度的一半时,灵敏度的瓶颈在PIN管输出的光电噪声,当总和噪声幅度小于起控点幅度的一半时,灵敏度的瓶颈在限幅放大器的起控点(理论最大灵敏度),当然PIN管的光电噪声很容易超过5mV,所以光模块的限幅放大器的起控点质量好到10mV以下也是没有意义的,会增加成本,当然这是后话,更是下面分析的引言。差分信号与单端P输出同相且为其幅度的两倍。判决门限是1到0或0到1的逻辑开关,该判决点接收端差分信号相互交叉穿越,在差分信号的共模电压相等的情况下,正常的值是50%的摆幅。原创 2023-07-23 09:50:46 · 2048 阅读 · 0 评论 -
【可靠性案例】PCB中闲置线路对辐射发射的影响
PCB板上信号线与时钟相连,这些信号线上也会带有时钟信号,由于信号线另外一端断开,这使得这段信号线变成了单级发射天线,将时钟信号带出PCB板,当信号波长与这段信号线长度相当时会发生谐振,这时信号几乎可以100%转化为电磁场(以该案例296M频点超标为例,若信号线长度为100cm时,信号几乎可以100%转化为电磁场),当信号线长度为信号波长1/4时,将是一个将信号转换为场的极好的天线(以该案子为例,信号波长1/4为25cm),测量了该闲置信号线长度,发现长度约23cm,此时该信号线将信号转换为场的能力极强。原创 2023-07-22 22:43:01 · 320 阅读 · 0 评论 -
【干货】如何消除电源走线引起的引线电感影响
假设上升时间等于1ns,在这个电路中,电源供电电感非常大,以至于当门电路A试图驱动Hi时,该电路板电源的供电输入下降到接近零,随着电容C1经过电源线电感的充电,电压慢慢升起。当电源的供电下降的时候,门电路A在运行,或者进入振荡状态。解决的办法是加如图2所示的旁路电容,如果电容C2的阻抗比电源的布线阻抗低,变化的电流将会流过电容而不是布线。当转换为Hi状态的时候,门电路A所经受的电源下降是C2阻抗的函数,而不是电源布线阻抗的函数。1.电源在低频时提供低的阻抗,局部的旁路电容在较高的频率上提供低的阻抗;原创 2023-03-21 19:02:12 · 564 阅读 · 0 评论 -
【干货】一文读懂RLC无源滤波电路设计全过程
磁珠电容滤波电路的改进措施:在磁珠后并联一个大ESR(0.55欧姆),大容值(100uf)的普通钽电容,测得的频谱如下,将300kHz左右的开关噪声由-49dB降低为-63dB,减小的幅度为14dB。可以看出实测使用RC电路的效果要比使用LC电路的效果要好,但是仿真时候结果是LC的电路在300kHz时的幅值为-38dB,RC电路在300kHz时幅值为-29dB。再来看看磁珠电容滤波电路的情况,这里的L选取的是磁珠,电感由于所占的体积较大,不适合电路普遍推广,电感可在有特殊需求的场合下使用。原创 2023-03-21 18:58:00 · 3795 阅读 · 1 评论 -
【信号完整性】地弹噪声对信号完整性的影响
而回沟偶尔出现在CLK_38M时钟的上升沿,原因是上行SSRAM的数据线都在CLK_125M时钟的上升沿翻转,而CLK_125M与CLK_38M时钟不是同源的时钟,会周期性的出现CLK_125M与CLK_38M同时翻转的情况,也就是上行SSRAM的数据线在CLK_38M的上升沿处同时翻转而产生翻转噪声。配置4路业务和配置1路业务的区别是,配置4路业务时,由于数据包的增多,SSRAM的数据线翻转更加频繁,导致地弹噪声更加严重,因此回沟也越深,如图6所示。如果双向都有业务,下行业务丢包严重,上行业务正常。原创 2023-03-21 19:03:43 · 1079 阅读 · 1 评论 -
【故障案例】CPU低温重启问题的定位和解决
某产品研发阶段在做四角实验的过程中,发现单板在低温下出现反复重启动的问题,经过反复的实验和定位,发现是该电源DC-DC芯片使用的液态电解电容,在低温下,内部液体固化。导致电容ESR降低,进而使DC-DC输出的纹波变大,出现单板反复重启动的问题。原创 2022-10-21 00:00:39 · 2154 阅读 · 2 评论
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