EMC整改如何解决时钟辐射超标问题

一前言

随着科技和智能设备的飞速发展，越来越多的电子产品应运而生，但随之而来的电磁辐射问题也越来越多，电磁辐射污染问题成为了继大气污染、水污染及噪声污染之后的第四大污染，复杂的电磁环境不仅容易在电子产品间相互影响，严重的还会影响到我们的生活质量以及我们的身心健康。而时钟问题作为RE测试中最常见的辐射问题之一，该如何解决时钟辐射超标问题，也困扰着广大研发和硬件工程师。本文在本人在整改时遇到的时钟问题进行探讨，分享一些个人的见解。

 

二实际案例

本案例是一款后装导航，测试标准为EN55032 CLASS B标准。经过实验室摸底结果发现是时钟辐射超标，具体数据如下图：

可以看到数据上水平方向M1/M3/M7/M8/M9时钟超标非常明显，垂直方向超标点的频率基本一致，从图上大概判断出为37MHz左右的倍频，经过通过一系列的排除手段确定时钟时钟干扰源为12.768MHz的I2S时钟导致的，而排除的方法可以通过频谱仪频谱仪使用说明可以参考往期微信文章EMC小帮手——频谱仪或者断模块时钟来确定，这里就不做赘述。

 

三整改过程

有了具体的摸底数据分析结果后，就开始进行针对问题点开始进行整改。EMC整改一般从三个角度出发：干扰源-耦合路径-敏感设备（线路）。从干扰源头整改一般来说是最优解，因为问题源头一般也相对来说也比较容易找到，其次耦合路径和敏感设备都和干扰源相关，所以我们整改时一般先从源头解决。

经过排查确定干扰源为I2S时钟后，先采用一般的常规电容滤波手段,发现并没有明显效果，那我们只能换一种思路，把噪声源头“堵住”，堵住的方法一般是通过电阻、电感、磁珠等器件将噪声电流减小，从而达到整体噪声减小。具体公式为：

从公式我们得知：当其他的变量不变情况下，电流I变小,噪声能量E也随之变小。然后我们在时钟走线上的电阻换300Ω磁珠测试后情况如下图:

（增加磁珠后的数据）

从数据得出，时钟噪声有明显的下降，余量最少也有5.5个dB余量，和最初数据对比，基本下降了2到10个dB。

 

四扩展

文章主要阐述了EMC问题从干扰源进行整改，而我们从源头解决时钟辐射超标的方式除了我们常规的磁珠、电容、电感等组合滤波外，我们还可以尝试对时钟进行展频解决。对时钟展频方式兼容性很强，不仅可以针对无源晶振，有源晶振同样也有适配的方案。

（展频在不同方案上的成功案例）

 

五总结

时钟辐射超标问题确实是EMC整改过程非常棘手的问题，学会EMC三要素后，再从不同角度出发结合不同的应对措施，其实问题可能真的没有那么难。

编辑：黄飞