产品辐射发射超标原因分析-电源地平面分割不合理

电源地平面分割不合理

在测试的时候，电源地的分割问题也是*容易出问题的地方之一。电源地平面地分割问题是PCB EMC设计中存在地老问题，不同的工程师有不同的看法，甚至到现在也没有达成统一。目前存在两种意见：

观点一： 隔离信号地系统

单板的GND是个独立的系统，不和PGND发生联系，与设备内部形成闭环系统，只通过DC/DC与外部相连。板上地PGND是结构在背板、单板上的延伸，用于屏蔽、防护器件的能量泄放、防静电。BGND是-48的回流线，出于**考虑，BGND要和结构外壳连接，单点连接即可，通常在电源单元进设备的入口处，或者设备的供电柜上作BGND和PGND短接。

GND作为数字信号的回流地，主要是同低压电源发生能量传递关系，其**电位并不会影响工作状态，重要的是与电源之间产生稳定的电位差给器件工作。因而出于担心GND上面存在干扰电平或者**电位与机壳不一致而将其连接起来的做法理由并不充分。业内现阶段流行GND与机架连接的目的是遏制GND上的高频噪声。

GND和相应的电源作为一个隔离的系统，不会产生静电积累问题。静电积累是有前提条件，首先要有物质之间的相互摩擦；其次这种摩擦能够导致大量的电荷转移；第三，能够引起静电积累材料的往往都是绝缘的非金属，因为这些物质自身不能同空气发生缓慢的放电过程，金属和其它导电物质具备向空气缓慢放电地特质，因此它们不易产生静电积累。只要将GND完全隔离，避免使其和外界发生摩擦，就没有必要给GND接电阻到结构以泄放静电电荷。   

经典案例—48V电源地受信号地耦合造成干扰

某基带框在RE测试时发现在频点32.76MHZ处辐射较高，准峰值为53.8dB超过CLASS A限值近4dB，结果如下图所示：

在定位过程中发现，主控板不插在槽位的时候辐射就消失，只要主控板一插上无论其它单板如何配置，该点得辐射均存在。过程中还发现在电源线上串上磁环，该点的辐射也消失。

为了确定辐射源的耦合途径,首先对背板和主控板的PCB进行了详细的审查，发现

1、cellbus时钟走线是采用两端匹配的方式，通过上拉电阻匹配到VTT层，原理图如下：

2、VTT和-48V、-48V_GND的电源平面有大面积的重合。

如果VTT滤波电容选择不合理，可能会把干扰传入VTT层，而VTT层与－48V电源层在主控板上有大面积的重合，－48V电源层很有可能被耦合到干扰。

*后经过定位确认正是VTT电源层受到CELLBUS的影响后，对－48V电源层耦合，然后通过电源线对外辐射造成超标。  

其它辐射超标的原因

辐射发射测试通不过的时候，很多测试人员喜欢从PCB上分析超标的原因。除了PCB布局、布线外，PCB上的一些电路设计对于辐射发射也会起到决定性的作用。

1  这种电路首推时钟线匹配电路。时钟信号的上升沿是决定对外辐射的一个重要因素，而匹配电路直接能够决定时钟的信号质量。譬如对于始端匹配的时钟电路，始端串连的电阻选择不当或者较小可能会造成时钟线上干扰较大。

2 去耦电路。电源管脚上面的去耦电路也是影响RE的一个重要因素。

3 其它不合理的电路。

经典案例—— PGND－GND跨接电容造成辐射超标

数通某产品在RE测试时，165MHz不满足Class A裕量要求，测试结果如下：

查看单板布局，发现地分割处布局如下图：

由于单板的总线频率为33MHz，165MHz恰为33MHz的5倍频，分析干扰可能是从GND耦合到PGND，通过网线驱动，从而导致辐射超标。从上图可以看到跨接电容不是两个管脚直接跨接在PGND和GND之间，而是从GND引线到PGND，然后再接跨接电容，因此怀疑是这段走线将干扰耦合到了PGND，使跨接电容没有起到作用。将该走线刮断，重新测试，测试结果如下：

165Mhz频点基本消失，为了确认电容跨接在地分割上，是否和割断有同样的效果，把电容跨接在地分割上重新测试，发现结果是仍然超标。

这个案例说明，GND和PGND之间的电容连接有时候会导致GND上面的干扰耦合到PGND上面去，在PGND上面造成干扰，然后通过电缆辐射出去，导致辐射超标。