基于微控制器應(yīng)用的EMC設(shè)計(jì)
(2)內(nèi)核、PLL和時(shí)鐘樹
正弦時(shí)鐘不能使用在如MCU等內(nèi)部是數(shù)位邏輯的器件上,因此,在CMOS型MCU上,振蕩器時(shí)鐘被整形為矩形,并且通過時(shí)鐘樹分布在內(nèi)部裝置中。由于時(shí)鐘具有多種用途,到時(shí)鐘樹的各分支具有傳播延遲,必須調(diào)整時(shí)鐘邊緣到各地裝置大約在同一時(shí)間。所有開關(guān)型核心組件的電流幾乎是在同一時(shí)間內(nèi),由此內(nèi)核的脈沖電流是一個(gè)主要的內(nèi)核噪聲源。
MCU通常使用兩種邊緣的時(shí)鐘,由此內(nèi)核電流的窄帶頻譜在內(nèi)核的運(yùn)行頻率及其諧波頻率上呈現(xiàn)電流峰值,呈現(xiàn)的最高頻率一般是內(nèi)核運(yùn)行頻率的兩倍。由于MCU通常包括一個(gè)或多個(gè)時(shí)鐘分頻器,因此低頻諧波也必須考慮。最后,內(nèi)部資料操作等在低電平時(shí)提供一些寬帶雜訊。一方面,振蕩器之前的外擴(kuò)也是一個(gè)小的噪聲源,另一方面,內(nèi)核電流是和內(nèi)核的運(yùn)作頻率相關(guān)的。
如果內(nèi)核頻率是一樣的,利用一個(gè)較慢的振蕩器和鎖相環(huán)(例如4MHz×4=16MHz)或使用較快振蕩器(例如16MHz),這樣應(yīng)當(dāng)引起相似級(jí)別的輻射。
(3)外部記憶體接口
外部記憶體接口包括地址匯流排,資料匯流排和一些控制信號(hào)。地址匯流排由MCU輸出,由于非線性存取順序提供的是非周期信號(hào),因此,從EME角度講,地址匯流排相當(dāng)于寬帶雜訊,低地址位通常比較高的地址位具有更多的開關(guān)頻率,所以這些都是較為重要的信號(hào)。
如果外部記憶體是唯讀或Flash記憶體,資料匯流排由記憶體驅(qū)動(dòng),即便記憶體是RAM,讀取周期也通常占主導(dǎo)地位。因此,資料匯流排的電磁輻射主要是決定于記憶體。
對(duì)于控制信號(hào)的電磁輻射,是記憶體接口上最應(yīng)當(dāng)注意的部分。最關(guān)鍵的信號(hào)是系統(tǒng)和/或記憶體的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器(SDRAM),因?yàn)樗僧a(chǎn)生巨大的窄帶雜訊,在啟動(dòng)狀態(tài)下,即使引腳是開路的,它的噪聲也是較大的(參見到 I/O埠串?dāng)_的說明),因此無論任何地方,時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)器都應(yīng)該被關(guān)掉。最后,由于這些開關(guān)信號(hào)(RAS、CAS、ASTB等)常常無規(guī)律的反復(fù)跳變,所以它們是潛在的噪聲源。
(4)I/O-ring上的通用埠
這些引腳的電磁輻射無法估計(jì),由于這些引腳一般由用戶配置。靜電或偶爾開關(guān)引腳應(yīng)不會(huì)造成重大的輻射,而頻繁開關(guān)切換的引腳已被視為潛在噪音來源。重復(fù)的切換引腳由于其窄帶特性可能比非重復(fù)引腳包括較高的雜訊,例如系統(tǒng)時(shí)鐘或CSI時(shí)鐘,還有CSI資料輸出或CAN資料輸出。
2、雜音傳播到非開關(guān)引腳
開關(guān)引腳是很明顯的噪聲源,更糟糕的是,它會(huì)對(duì)不相連的引腳產(chǎn)生輻射影響。
(1)控制器供電系統(tǒng)
供應(yīng)系統(tǒng)一般是由一個(gè)或多個(gè)電源引腳以及相對(duì)應(yīng)的地引腳組成,MCU一般提供幾種隔離供電系統(tǒng),不同的電源以及相對(duì)應(yīng)的地是彼此相互隔離的,每個(gè)供電系統(tǒng)必須至少有一個(gè)去耦電容,在較寬的頻率范圍提供所需低阻抗電源。
在MCU內(nèi)部,任何組件都直接或間接地連接到至少一個(gè)供電系統(tǒng)上,這樣,MCU內(nèi)部任何轉(zhuǎn)換都會(huì)引起電流流動(dòng)。電流輻射是與電流流動(dòng)的環(huán)路面積成正比的,因此,這些回路要設(shè)計(jì)盡可能小,在這?最佳示例是MCU與去耦電容之間的電流回路。
任何電源都具有非0Ω的源阻抗,特別是在頻率較高的情況下,導(dǎo)線電感阻抗變得很大時(shí),因此脈沖電流會(huì)將紋波疊加到直流電源上以至引起輻射,所以提供給MCU低阻抗的電源,可減少這種輻射。
評(píng)論