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RS(輻射抗擾度測試),又稱輻射敏感度測試,是EMC測試中最基本測試項目之一,主要驗證各種裝置、設(shè)備、系統(tǒng)在存在一定外界輻射干擾的情況下抵抗輻射的一種能力。然而在實際測試中,經(jīng)常由于這樣或那樣的因素,導(dǎo)致輻射抗擾度不過,這時該如何處理呢?下面就由本人根據(jù)親身經(jīng)歷給大家分享幾點經(jīng)驗:首先可通過如下文章簡單再了解下RS測試:簡單了解下(RS)射頻輻射電磁場抗擾度測試遇到的問題:公司開發(fā)了一款功能轉(zhuǎn)接板該功能轉(zhuǎn)接板在正常運行過程中,轉(zhuǎn)接板接收到控制系統(tǒng)的發(fā)出的指令后,會有揚聲器發(fā)聲。其功能框圖如下圖所示:?功能測試框圖
功能介紹:該系統(tǒng)分為兩部分,第一部分是最右側(cè)的信號控制發(fā)送端,第二部分是左側(cè)的功能轉(zhuǎn)接板,功能轉(zhuǎn)接板上有按鈕動作開關(guān)以及揚聲器發(fā)聲驅(qū)動模塊。產(chǎn)品正常運行過程中轉(zhuǎn)接板接收到控制系統(tǒng)的發(fā)出的指令后,會有揚聲器發(fā)聲。
異常問題點:產(chǎn)品在做輻射抗擾度測試(RS測試)的過程中發(fā)現(xiàn),發(fā)現(xiàn)即使控制系統(tǒng)不給轉(zhuǎn)接板發(fā)信號,轉(zhuǎn)接板上的揚聲器也會發(fā)出聲音,并且重復(fù)試驗后發(fā)現(xiàn)干擾在400MHz~600MHz寬頻帶范圍內(nèi)均有發(fā)生。現(xiàn)場搗鼓一下,畢竟實驗室約一次不容易。。?,F(xiàn)場拆開產(chǎn)品的結(jié)構(gòu),“這TM都誰準(zhǔn)備的樣機,線就這樣一坨,繞線跟印度學(xué)的嗎”,硬件攻城獅發(fā)自靈魂的追問。肯定是這個問題,待我整理整理線束重測一遍。然并卵用,再次測試,干擾音問題沒有改善。再再次測試,還是沒有改善。我和我的小伙伴陷入了沉默...回去以后,和部門同事們一起分析原理圖和Layout,在原有硬件基礎(chǔ)上針對性的提出如下幾個可行的方案。大概過了一周以后,終于又約到了實驗室。開始愉快的玩耍。。。
分析原理圖部分,整個電路分為前級信號產(chǎn)生和后級驅(qū)動兩部分,兩部分通過一個耦合電容相連。
驗證是前級還是后級耦合進入的干擾,這是方向性的問題,需要去首先確定。
首先音頻信號經(jīng)過信號控制發(fā)聲端發(fā)送到功能轉(zhuǎn)接板,功能轉(zhuǎn)接板接收信號后發(fā)出驅(qū)動信號給揚聲器驅(qū)動電路。因此首先去排查是前級單片機收到干擾導(dǎo)致異常發(fā)生還是后端揚聲器驅(qū)動電路導(dǎo)致異常發(fā)生。分析原理圖可以知道C12是鏈接前后級的耦合電容,因此先去掉C12進行測試。

圖 1 后級電路

測試結(jié)果:發(fā)現(xiàn)去掉C12和不去掉都會干擾音產(chǎn)生,這說明RS主要是通過C12之后的后級電路進去的。方向定了,整改的范圍也就縮小了。
針對后級電路的存在的問題做了如下整理和相應(yīng)改善措施:
問題及改善措施1該芯片是揚聲器功率驅(qū)動芯片,揚聲器在工作時,最大電流可以達到最大值400mA,分析這部分電路不難看出,驅(qū)動芯片電源端僅放置一顆0603封裝、容值為100nF的瓷片電容C17。該部分電路存在風(fēng)險。建議在PCB板上U3電源輸入口增加一個47uF的電解電容,改善重負載時芯片電源端的瞬態(tài)響應(yīng)。如下圖所示:測試結(jié)果:有一定改善,但是不明顯。
問題及改善措施2針對圖1中揚聲器功率驅(qū)動部分電路專門查看了PCB Layout的布局,發(fā)現(xiàn)揚聲器YSQ的去耦電容C13離去耦目標(biāo)揚聲器較遠,效果上達不到設(shè)計目標(biāo)。因此在PCB上做如下修改,將C13電容手動焊接到靠近揚聲器位置。測試結(jié)果:改善效果較措施1好一些,但是不完全解決干擾問題。
問題及改善措施3系統(tǒng)有效信號是3kHz,干擾信號頻段在400MHz以上,有效信號與干擾之間的頻段區(qū)分明顯,因此容易設(shè)計濾波器去濾除干擾。查看電路,考慮在信號輸出到揚聲器的這段路徑中加低通濾波器,可以在R9上并聯(lián)一個33pF的電容,與R9組成截止頻率為530kHz的低通濾波器,如下圖所示
測試結(jié)果:多個樣機反復(fù)測試,干擾噪音消失。其他改善措施雖然最終我們找到了解決問題的方法,但是同時也對電路上的一些其他部分做了改善,如原理圖前段信號部分,發(fā)現(xiàn)其中一個芯片原理圖設(shè)計存在風(fēng)險點:所有未使用引腳均懸空,未做任何端接處理,如下圖。這樣會更容易引起干擾,在原板子上將所有懸空引腳連接后接4.7k電阻接地處理。
原理圖中諸多芯片供電都是用的Buck芯片轉(zhuǎn)換來的5V電源,開關(guān)電源是強EMI輻射源也是容易受干擾的部分,尤其是環(huán)路部分處理不好極其容易受干擾。查看PCB Layout發(fā)現(xiàn)5V反饋網(wǎng)絡(luò)從輸出到反饋電阻的距離較遠,如下圖,此網(wǎng)絡(luò)為敏感部分,采取電源方案更換,將Buck芯片部分的電路去掉,換用線性穩(wěn)壓器方案。通過這個實際案例,也吸取了一些教訓(xùn):1、原理圖設(shè)計時候要參照測試標(biāo)準(zhǔn)做相應(yīng)的防護設(shè)計,設(shè)計要自行分析,切記盲目相信公司成熟電路,以及datasheets上的推薦電路,吃虧上當(dāng)不是一次兩次了;
2、搞原理圖的要和搞Layout的溝通好,尤其是關(guān)鍵器件的布局,要當(dāng)面溝通,并在原理圖中做好標(biāo)識;3、設(shè)計評審時候拉著工藝、結(jié)構(gòu)等同事多角度評審,最近估計還要拉上采購,因為你設(shè)計好的東西可能買不到物料了;
4、測試結(jié)果應(yīng)具有可重復(fù)性,可重復(fù)性在一定程度上體現(xiàn)測試系統(tǒng)及測試方法的可靠性;

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