傳導(dǎo)敏感度是確定外部的低頻輻射場是否會通過I/O電纜或電源電纜耦合進入產(chǎn)品。
對于商用產(chǎn)品,這個測試的依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)為IEC61000-4-6。
測試的頻率范圍通常為0.15~230MHz,所取頻率取決于產(chǎn)品所處的環(huán)境或其實際使用的環(huán)境。施加的電壓電平有效值為1V、3V或10V。對于商用產(chǎn)品的測試,射頻信號通常為1KHz的正弦AM調(diào)制,調(diào)制深度為80%;對于軍用和航空與航天試驗,通常使用調(diào)制頻率為1KHz的方波或持續(xù)時間很短的脈沖調(diào)制。這種調(diào)制設(shè)計用來對音頻整流問題進行測試。比如,如果射頻信號通過半導(dǎo)體或在音頻或其他模擬電路中進行整流,那么低頻調(diào)制可能會引起偏壓混亂或會破壞敏感的模擬電路。
由于在電波暗室內(nèi)很難在上述頻率重復(fù)產(chǎn)生均勻的場,因此可以使用不同的手段將干擾信號直接耦合給產(chǎn)品的I/O電纜或電源電纜。
可以采用如下的模擬方式:
傳導(dǎo)敏感度的問題檢查和診斷
在大多數(shù)情況下,用于輻射敏感度和傳導(dǎo)發(fā)射的方法同樣適用于傳導(dǎo)敏感度問題的檢查與診斷。
這是因為接收外部射頻能量的耦合振子-連接線電纜和外殼縫隙通過交叉耦合或在抑制感應(yīng)能量的濾波器失效時能將這些場傳導(dǎo)進產(chǎn)品。
不管能量是流入還是流出受試設(shè)備,其它的測試也都是同樣的問題。
(1)I/O或電源電纜的濾波不好。
(2)電纜的屏蔽層與外殼或屏蔽殼體搭接得不好。
(3)屏蔽體之間的高阻抗搭接。
(4)視頻LCD/LED顯示屏具有大的孔縫。
(5)關(guān)鍵電路處的射頻旁路不夠充分,比如CPU的復(fù)位線。
典型的失效模式
輻射敏感度試驗所用的能量能產(chǎn)生很多問題??赡軙艿接绊懙囊恍┓矫婵偨Y(jié)如下:
(1)系統(tǒng)重啟
(2)模擬或數(shù)字電路出現(xiàn)故障
(3)顯示屏上出現(xiàn)錯誤的數(shù)據(jù)
(4)數(shù)據(jù)丟失
(5)數(shù)據(jù)傳輸停止、變慢或中斷
(6)高誤碼率
(7)產(chǎn)生的狀態(tài)發(fā)生改變
(8)開關(guān)電源受到干擾工作異常
故障診斷與整改
如果電源線或信號線濾波不好,那么電源線能把射頻能量傳導(dǎo)進產(chǎn)品。對于這種情況,應(yīng)在電源線和受試產(chǎn)品之間加裝外置的電源線濾波器。
在理想情況下,對于所有的I/O端口及直流電源或交流電源都應(yīng)進行適當(dāng)?shù)臑V波。
對于I/O端口比如USB或以太網(wǎng),通常應(yīng)使用為這些端口設(shè)計共模扼流圈或濾波器。否則,I/O電纜或電源線電纜能將射頻能量完全地傳輸進電路。
在診斷故障的過程中,通過使用鋁箔,就可以確定是電纜的問題還是殼體的問題。
一旦懷疑有敏感電纜,可使用如下方法:
(1)逐一對電纜進行測試以確定是哪條電纜或哪組電纜產(chǎn)生了問題。
(2)在有問題的電纜上盡可能接近產(chǎn)品連接器的地方加裝鐵氧體扼流圈。
(3)確保電纜屏蔽層與屏蔽殼體進行了很好的搭接。
(4)在任何可疑的輸入或輸出接口上加裝簡單的低通RC濾波器。串聯(lián)電阻為47~100Ω,輸入和信號或電源返回路徑之間的電容推薦值為1~10nF。
特殊情況和問題
具有靈敏模擬電路前端或其他低電平模擬電路的設(shè)備對外部的射頻場尤為敏感。
如果模擬信號為低頻小于1MHz,則應(yīng)嘗試著在輸入和信號返回路徑之間增加1~10nF的電容器。
對于運放器件,可在正輸入端和負(fù)輸入端之間連接100pF的電容器件。
尤其要檢查與任何系統(tǒng)或CPU復(fù)位線相關(guān)的電路。這些線通常應(yīng)使用1~10nF的電容器件對噪聲源進行濾波,并將其旁路到信號返回路徑。
典型的解決方法
(1)在可疑的電纜上加裝鐵氧體是最快的辦法,通常也是最先想到的辦法。這時可以在所有的電纜上先都加上鐵氧體磁環(huán),直到能確認(rèn)是哪條或哪組電纜出現(xiàn)了問題。一定要確保這些鐵氧體的位置放置盡可能地靠近產(chǎn)品的I/O連接器或電源連接器。
(2)確保外殼或殼體沒有產(chǎn)生泄露。可能需要增加緊固件的數(shù)量。殼體也可能需要附加的射頻襯墊。
(3)可能需要使用低通濾波器。好的設(shè)計是在信號線上串聯(lián)47Ω~100Ω的小電阻,同時在信號線與返回線或電源返回線之間使用1~10nF的電容。如果有可能,濾波器一定要使用最短的線纜。如果濾波器直接設(shè)計在PCB板上,高頻時推薦使用貼裝的器件。
(4)可能需要在對外部射頻場敏感的內(nèi)部電路節(jié)點,比如CUP的復(fù)位線上,跨接1~10nF的電容。同時要注意所加的電容不會影響信號質(zhì)量。
(5)對于I/O線,使用貼片的數(shù)據(jù)線鐵氧體共模扼流圈是最好的解決方法。
(6)一定要確保濾波器位于連接線電纜進入產(chǎn)品的殼體位置。與連接器有一定距離的任何濾波器,都會與敏感電路產(chǎn)生交叉耦合,從而引起敏感度問題。
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目前行業(yè)內(nèi)最典型的EMS敏感度的設(shè)計都跟這個結(jié)構(gòu)圖相關(guān)聯(lián)。
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