क्या मेरे पीसीबी पर radiating है?


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मैंने हाल ही में पीसीबी के एक उचित EMC परीक्षण किया। यह परीक्षण में विफल रहा, और 300MHz - 1GHz क्षेत्र में विकिरण करने लगता है, हर 50MHz चोटियों के साथ, और 25MHz पर छोटी चोटियों।

विकिरणित उत्सर्जन

निकट क्षेत्र को देखते हुए, आप स्पष्ट रूप से बहुत सारे 25 मेगाहर्ट्ज के हारमोंस को देख सकते हैं: 25MHz हार्मोनिक्स के पास क्षेत्र

बोर्ड में एक 25MHz क्रिस्टल होता है, जो सिग्नल का स्रोत होना चाहिए, लेकिन सवाल यह है कि बोर्ड क्या विकीर्ण कर रहा है? एंटीना क्या हो सकता है? जिन उम्मीदवारों के बारे में मैं सोच सकता हूं:

  • केंद्र-खिलाया पैच एंटीना के रूप में अभिनय करने वाला ग्राउंड प्लेन। बोर्ड 23 मिमी x 47 मिमी है, जो इसे लगभग 1.6GHz के लिए तिमाही तरंग दैर्ध्य बनाता है!
  • बिजली की आपूर्ति में प्रेरक। बोर्ड में TPS84250 और EN5312 एकीकृत प्रारंभकर्ता स्विचिंग बिजली की आपूर्ति आईसी शामिल हैं। शायद 25 मेगाहर्ट्ज का संकेत इन आईसी में इंडक्टर्स के लिए वापस आ रहा है और उन्हें एंटीना के रूप में उपयोग कर रहा है।
  • केबल। हालाँकि परीक्षण के दौरान केबल पर फेराइट जोड़ने से कोई फर्क नहीं पड़ता था, जो मुझे विश्वास दिलाता है कि यह पीसीबी पर ही कुछ है।
  • कुछ और? मैं नहीं सोच सकता कि इतने कम आवृत्तियों पर विकीर्ण करने के लिए और क्या पर्याप्त है।

इक्विपमेंट अंडर टेस्ट में एक साथ खड़ी पीसीबी की एक जोड़ी होती है। नीचे वाले हिस्से में 25MHz क्रिस्टल और इसे इस्तेमाल करने वाले चिप्स हैं। शीर्ष में बिजली आपूर्ति घटक शामिल हैं।

पीसीबी पीसीबी

पीसीबी परतें

बोनस अंक के लिए प्रश्न: यह कैसे हो सकता है कि निकट क्षेत्र में स्पष्ट रूप से बहुत सारे 25 मेगाहर्ट्ज के हारमोंस हैं, लेकिन सुदूर क्षेत्र में केवल 100 मेगाहर्ट्ज और 50 मेगाहर्ट्ज के हारमोन्स का पता लगाया जा सकता है?


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पीसीबी लेआउट (सभी परतों) के कम से कम एक तस्वीर के बिना बताना असंभव है। स्कैमैटिक्स और पीसीबी स्टैकअप भी मदद करेगा।

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क्या परीक्षण केवल चित्र के रूप में अकेले बैठे बोर्ड के साथ किया गया था, या परीक्षण के दौरान इसके साथ केबल जुड़े थे?
फोटॉन

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अच्छी खबर यह है कि आप स्रोत देख रहे हैं और आप मूल रूप से जानते हैं कि 25 मेगाहर्ट्ज क्रिस्टल और इसके हार्मोनिक्स का मुद्दा है। कि कभी-कभी आधी लड़ाई होती है। अब सवाल यह है कि यह विकीर्ण कर रहा है। मूल रूप से यह छोरों के कारण है। आदर्श रूप से आप एक ट्रेस और इसके वापसी मार्ग को करीब चाहते हैं ताकि उनके क्षेत्र एक दूसरे को रद्द कर दें। अन्यथा आपको एक लूप मिलता है। जैसा कि डेविड ने कहा, हमें आपको कुछ बताने में सक्षम होने के लिए परतों को देखना होगा। हालांकि, मैं आपको बता सकता हूं कि लेआउट में क्रिस्टल माइकल आईसी से बहुत दूर लगता है। इसे बंद करने से छोरों में कमी आएगी।
गुस्तावो लिटोव्स्की 18

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@Rocketmagnet - एक तरफ क्रिस्टल लगाना और दूसरी तरफ चिप लगाना संभव है, लेकिन सबसे अच्छा विकल्प नहीं है। वीआईएएस प्रेरण और समाई का परिचय देता है जो अवांछित प्रभावों को प्रेरित करता है।
गुस्तावो लिटोव्स्की

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मैं ध्यान देता हूँ कि १ / १० वें तरंगदैर्ध्य ६४० मेगाहर्ट्ज है। आपके पास दूर के क्षेत्र में एक प्रमुख चोटी @ ~ 600 मेगाहर्ट्ज है। मैं ~ 1.5 एनएस के आदेश पर वृद्धि के समय के साथ तेज किनारों की तलाश करूंगा। यह आपका प्रमुख स्रोत होगा। 25 मेगाहर्ट्ज साइड लॉब की उम्मीद की जाती है क्योंकि सिस्टम में कोर फ्रिक्वेंसी में मिलाने के भरपूर अवसर हैं। निकट क्षेत्र के काम के लिए, ई मोड बनाम एच मोड जांच भी मिश्रण करना देखें।
प्लेसहोल्डर

जवाबों:


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यह सौ शब्दों के एक जोड़े में कवर करने के लिए एक कठिन समस्या है, इसलिए यह संक्षिप्त होगा और आपको बस अपने दम पर कुछ शोध करना होगा। लेकिन मैं इसे पर्याप्त रूप से संक्षेपित करने की कोशिश करूंगा ताकि आप कम से कम यह जान सकें कि शोध क्या है।

आपको ट्रेस प्रतिबाधा, सिग्नल समाप्ति, सिग्नल वापसी पथ और बाईपास / डिकूपिंग कैप के बारे में जानना होगा। अगर आपको ये पूरी तरह सही लगे तो आपको EMC की समस्याएँ होंगी। इसे प्राप्त करना 100% सही है, लेकिन आप जितना अभी हैं, उससे कहीं अधिक करीब आ सकते हैं।

पहले, आइए सिग्नल रिटर्न पथ देखें ... प्रत्येक सिग्नल के लिए वापसी पथ होना चाहिए। आम तौर पर रिटर्न पावर या ग्राउंड प्लेन पर होता है, लेकिन यह कहीं और भी हो सकता है। अपने पीसीबी पर, वापसी एक विमान पर है। वापसी का रास्ता रिसीवर से वापस चालक तक जाता है। लूप एरिया फिजिकल लूप है जो सिग्नल और रिटर्न पाथ द्वारा बनाया गया है। आम तौर पर भौतिकी के नियम लूप क्षेत्र को जितना संभव हो उतना छोटा कर देंगे - लेकिन पीसीबी रूटिंग को गड़बड़ाना चाहता है।

लूप क्षेत्र जितना बड़ा होगा, आपके पास उतनी ही अधिक आरएफ समस्याएं होंगी। न केवल आप अधिक आरएफ का उत्सर्जन करेंगे, बल्कि आप अधिक आरएफ भी प्राप्त करेंगे।

नीचे (नीली) परत पर संकेत चाहते हैं कि उनकी वापसी का रास्ता अगले परत (सियान) पर आसन्न विमान पर हो - क्योंकि यह लूप क्षेत्र को यथासंभव छोटा बनाता है। शीर्ष (लाल) परत पर सिग्नल सोने की परत पर उनकी वापसी का रास्ता होगा।

यदि कोई संकेत शीर्ष परत पर शुरू होता है तो एक परत से होकर नीचे की परत तक जाता है तो संकेत वापसी मार्ग सोने के सियान परतों से स्विच करना चाहेंगे, बिंदु के माध्यम से! यह डिकूपिंग कैप्स का एक प्रमुख कार्य है। आम तौर पर एक विमान GND होगा और दूसरा VCC होगा। एक संकेत वापसी पथ विमानों के बीच स्विच करते समय डिकूपिंग कैप के माध्यम से जा सकता है। इसीलिए, अक्सर विमानों के बीच कैप होना भी ज़रूरी होता है, जबकि बिजली की वजहों से इसकी ज़रुरत न हो।

विमानों के बीच एक डिकूपिंग कैप के बिना, वापसी पथ अधिक प्रत्यक्ष मार्ग नहीं ले सकता है और इसलिए लूप क्षेत्र आकार में बढ़ जाता है - और ईएमसी समस्याएं बढ़ जाती हैं।

लेकिन विमानों में voids / विभाजन और भी अधिक समस्याग्रस्त हो सकते हैं। आपकी सोने की परत में स्प्लिट प्लेन और सिग्नल निशान होते हैं, जो समस्याएं पैदा करते हैं। यदि आप लाल और सोने की परतों की तुलना करते हैं, तो आप देखेंगे कि सिग्नल विमानों में कैसे पार करते हैं। हर बार जब कोई सिग्नल विमान में एक शून्य को पार करता है तो कुछ बुरा होने वाला है। विमान में वापसी करंट आने वाला है, लेकिन यह शून्य पर ट्रेस का पालन नहीं कर सकता है, इसलिए इसे एक बड़ा चक्कर लेना होगा। यह लूप क्षेत्र और आपकी ईएमसी समस्याओं को बढ़ाता है।

आप एक टोपी को शून्य के पार रख सकते हैं, ठीक उसी जगह जहां सिग्नल पार करते हैं। लेकिन बेहतर तरीका यह होगा कि पहली जगह पर इससे बचने के लिए चीजों को फिर से तैयार किया जाए।

एक और तरीका वही समस्या पैदा हो सकती है जब आपके पास कई vias हैं जो एक साथ करीब हैं। व्यास और विमान के बीच की मंजूरी विमानों में स्लॉट बना सकती है। या तो निकासी कम करें, या vias फैलाएं ताकि स्लॉट न बने।

ठीक है, तो यह आपके बोर्ड के साथ सबसे बड़ा मुद्दा है। एक बार जब आप समझ जाते हैं कि तब आपको सिग्नल समाप्ति और ट्रेस प्रतिबाधा को नियंत्रित करना है। उसके बाद, आपको अपने ईथरनेट कनेक्शन के साथ परिरक्षण और चेसिस जीएनडी मुद्दों को देखना होगा (सटीक टिप्पणी करने के लिए क्यू में पर्याप्त जानकारी नहीं)।

मुझे आशा है कि वह मदद करेंगे। मैं वास्तव में मुद्दों से घबरा गया लेकिन आपको जाना चाहिए।


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महान उत्तर डेविड के लिए धन्यवाद। हालाँकि, मुझे पूरा यकीन है कि समस्या वापस नहीं है। दुर्भाग्य से, यह प्रश्न से बताना असंभव है, लेकिन प्लेन विभाजन को पार करने वाली कोई भी ट्रैक स्विचिंग नहीं है। मैंने यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत सावधानी बरती है कि सभी उच्च आवृत्ति निशान उनके संदर्भ विमान पर एक उचित वापसी वर्तमान पथ है।
रॉकेटमाग्नेट

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उपयोगकर्ताओं को निराश करना एक ऐसा रहस्य है, जिसका मैं अनुमान लगाता हूं ..
एरिक फ्राइजेन

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@Erik जरूरी नहीं: meta.electronics.stackexchange.com/q/3082/2028
JYelton

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मेरे बोर्ड के फिर से घूमने से, शोर काफी कम हो गया है। मैंने काफी कुछ बदलाव किए हैं, इसलिए यह जानना मुश्किल है कि कौन से लोग जिम्मेदार थे। मूल रूप से, मैंने बेकहॉफ़ ईथरकैट मॉड्यूल में प्रयुक्त ईएमसी सावधानियों की नकल की

  • फेराइट के पहले और बाद के कैप के साथ ET1200 ASIC के सभी पावर पिन पर फेराइट्स।
  • 5pF संधारित्र, दो फेराइट्स और सामान्य मोड निवर्तमान LVDS लाइनों पर चोक करते हैं।
  • बेहतर क्रिस्टल लेआउट, नीचे पूर्ण जमीन विमान के साथ। मैंने क्रिस्टल के लोड कैप के आधार के संबंध में ओलिन की सलाह का भी पालन किया ।

क्या वास्तव में विकीर्ण हो रहा है? यह सुनिश्चित करना मुश्किल है, ET1200 को परिरक्षित करने में ही मदद नहीं लगती है। न ही केबल में फेराइट मिलाया। मदद करने वाली एकमात्र चीज पीसीबी को धातु के बक्से में संलग्न करना था। इसलिए मुझे लगता है कि यह पीसीबी पर कुछ था। ओलिन ने सुझाव दिया कि शायद केंद्र-खिलाया गया पैच एंटीना के रूप में अभिनय करने वाला ग्राउंड प्लेन।


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मुझे लगता है कि 25MHz हार्मोनिक्स ईथरनेट संबंधित मुद्दों को इंगित करता है। मैं मिकेल की सिफारिशों से परिचित नहीं हूं, लेकिन अधिकांश अन्य विक्रेता phy और मैग्नेटिक्स के बीच न्यूनतम दूरी की सलाह देते हैं, जो आपके बोर्ड पर स्पष्ट नहीं है। इसके अलावा, मैग्नेटिक्स के नीचे एक निरंतर जमीन का विमान है, जो अधिकांश स्थानों पर अनुशंसित नहीं है।

लेआउट चित्रों के साथ बताना मुश्किल है, लेकिन यह ट्रेस के नीचे चलने वाले ट्रेस की तरह दिखता है फिर बाहर निकलता है और विपरीत परत पर एक अच्छा एंटीना के रूप में बाहर आता है। यह कुछ निकट क्षेत्र की जांच के साथ पुष्टि की जा सकती है, शायद?

चीजें जो निकट क्षेत्र में दिखाई देती हैं और दूर नहीं, इसका मतलब है कि मेरी समझ में उस आवृत्ति के लिए कोई प्रभावी युग्मन पथ और एंटीना नहीं है।

क्या आप पूरी तरह से सकारात्मक हैं जो आपके पास सब कुछ सही है? मेरे पास एक emc टेस्टर था जो मुझे बताता था कि उसके पास एक बोर्ड था जो पास होने से नहीं गुजर रहा था क्योंकि वे एक बाईपास कैप से चूक गए थे। आप यह भी सुनिश्चित कर सकते हैं कि आपके बाईपास कैप आप जिस तरह से 25MHz पर काम कर रहे हैं। ट्रैकिंग जनरेटर के साथ एक स्पेक्ट्रम विश्लेषक और उस पर मिलाप वाले कैप के साथ 50 ओम स्ट्रिपलाइन का उपयोग करें, और देखें कि वे वास्तव में कैसे काम कर रहे हैं।

मुझे लगता है कि डेविड केसर का जवाब अभी भी विचार के योग्य है। मुझे ऐसा नहीं लगता कि हमारे पास वास्तव में यहाँ पर्याप्त जानकारी है।

मुझे लगता है कि सबसे अच्छा एक अनुभवी ईएमसी तकनीक (शायद आपके पास एक इनडोर है) के साथ एक या दो घंटे का किराया होगा, और वह सब कुछ अवशोषित करेगा जो वह आपको अपने बोर्ड के बारे में बताता है।


उत्तर के लिए धन्यवाद एरिक। जब आप कहते हैं "फाइट और मैग्नेटिक्स के बीच न्यूनतम दूरी", तो क्या आपका मतलब है कि वे एक साथ बहुत करीब हो सकते हैं?
राकेटमग्नेट

मुझे यकीन नहीं है कि आपको कौन सा ट्रेस करना है जो Phy के तहत चलता है। यह सोने की परत पर लोगों में से एक है?
राकेटमग्नेट

हाँ, सोने की परत। मुझे लगता है कि तुम उन्हें अपने स्टैकअप की तरह बाहर रखा है? बहुत से लोग न्यूनतम 1 "कहते हैं। मैंने सिर्फ एक डिज़ाइन किया था जो 1/2" था और ठीक पारित हुआ। यहाँ भी देखें - microchip.com/forums/m687729-p2.aspx
Erik Friesen

सोने की परत पर ट्रैक निरंतर GND विमान से ऊपर जाता है, जिसमें कोई विभाजन (सियान परत) नहीं होता है। मदद नहीं करनी चाहिए? अफसोस की बात है कि इस डिजाइन के साथ 1 "दूरी असंभव है, क्योंकि पूरा बोर्ड 1" चौड़ा है!
राकेटमग्नेट

मुझे नहीं पता, लेकिन निकट क्षेत्र की जांच के साथ मेरे अनुभव से, मैं कहूंगा कि नहीं। Phy, और phy और मैग्नेटिक्स के बीच rf से भरा हुआ है, मुझे लगता है कि यह बहुत अच्छी तरह से कुछ कर सकता है। एक और बात, क्या आपके पास mii (यहां अनुमान लगाने) लाइनों पर कोई श्रृंखला अवरोधक समाप्ति है?
एरिक फ्राइसन
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