淺談單片機的輻射

1、淺談單片機的輻射基本的電磁騷擾模型如下：本只考慮單片機作為騷擾源的情況。CMOS的單片機騷擾源可分為四個主要部分：1.由內(nèi)部開關(guān)引起的電源和地線之間的電流As CMOS devices switch, time-varying currents flow on power and ground lines and contribute to both radiated and conducted EMI in several different ways. 在單片機電源和地線上時變的電流是電磁輻射和造成干擾的重要因素。當(dāng)單片機內(nèi)部開關(guān)切換的，電流從旁路電容中流入或者流出，這個環(huán)路包括旁路電容，

2、到單片機電源腳的PCB引線，單片機的封裝和bond的引線和從單片機地引腳的返回路徑。在這個過程中，電流流過寄生電感（PCB導(dǎo)線，封裝和bond線）引起的電壓變化也會加劇電磁輻射。CMOS電流可分為三類：負(fù)載電流，穿通電流，和直流電流。負(fù)載電流用于對輸出的容性負(fù)載進(jìn)行充電或放電，負(fù)載電流是由CVF決定（C：內(nèi)部負(fù)載電容，V是電壓，F(xiàn)：控制信號頻率）。負(fù)載電流的峰值由內(nèi)部的Rdson和C組成的RC電路決定。穿通電流【重疊電流，短路電流】，是從單片機在切換過程中，PMOS和NMOS同時導(dǎo)通時候，電源到地線的電流。直流電流：一般是模擬電路的偏置電流，直流電流不會引起電磁輻射。開關(guān)過程中，負(fù)載電流和穿通

3、電流同時產(chǎn)生，如果輸出的頻率確定的話，越大的單片機的Rdson較小，峰值電流就越大。2.單片機輸出電流外部輸出開關(guān)電流和內(nèi)部的開關(guān)變化是類似的，只不過返回路徑有所不同，從下圖看回流路徑很大。3.晶振部分晶振電路為單片機提供了時鐘源，典型的振蕩電路如圖。芯片內(nèi)放大器輸出信號到緩沖器，緩沖器再給到單片機內(nèi)部時鐘產(chǎn)生電路。任何時變電流在各個部分都會形成輻射，包括電源，輸入和輸出到地線部分的電流流動。輸入信號一般正弦波形，某些情況下，輸入信號可能超過或VDD-VSS。如果發(fā)生這種情況，信號被二極管嵌位。電容過大也能導(dǎo)致波形的失真，無論是哪種情況，其結(jié)果是增加了諧波成分。放大器與其旁路電容的電流回路是一個潛在的輻射源，由于輸入電壓波形的變化，由于晶振的Idd電流波形與不同應(yīng)用相關(guān)。三種輸入電壓會產(chǎn)生三種不同的電流，晶振信號的散失大小決定了放大器的放大區(qū)域。如果工作在線性區(qū)域，Idd包括穿通電流，很多單片機采用低阻抗反向器作為晶振的放大器，這樣可以使用任何的晶振，不過導(dǎo)致的結(jié)果就是更高的Idd電流和更大的輻射。4.開關(guān)噪聲當(dāng)信號邊沿很快的時候，由于回路寄生電感和負(fù)載電容可產(chǎn)生振蕩，計算公式如下：這個噪聲一般稱為同步開關(guān)噪聲SSN。這里也可參考下面博文的分析：談?wù)勁月泛腿ヅ弘娙?原理部分上面所說的干擾源可以近似為周期性的