淺談單片機(jī)的輻射

1、淺談單片機(jī)的輻射基本的電磁騷擾模型如下：本只考慮單片機(jī)作為騷擾源的情況。CMOS的單片機(jī)騷擾源可分為四個(gè)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(jī)電源和地線上時(shí)變的電流是電磁輻射和造成干擾的重要因素。當(dāng)單片機(jī)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(gè)環(huán)路包括旁路電容，

2、到單片機(jī)電源腳的PCB引線，單片機(jī)的封裝和bond的引線和從單片機(jī)地引腳的返回路徑。在這個(gè)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(huì)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(duì)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(hào)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(jī)在切換過程中，PMOS和NMOS同時(shí)導(dǎo)通時(shí)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(huì)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(shí)產(chǎn)生，如果輸出的頻率確定的話，越大的單片機(jī)的Rdson較小，峰值電流就越大。2.單片機(jī)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(jī)提供了時(shí)鐘源，典型的振蕩電路如圖。芯片內(nèi)放大器輸出信號(hào)到緩沖器，緩沖器再給到單片機(jī)內(nèi)部時(shí)鐘產(chǎn)生電路。任何時(shí)變電流在各個(gè)部分都會(huì)形成輻射，包括電源，輸入和輸出到地線部分的電流流動(dòng)。輸入信號(hào)一般正弦波形，某些情況下，輸入信號(hào)可能超過或VDD-VSS。如果發(fā)生這種情況，信號(hào)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(gè)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(huì)產(chǎn)生三種不同的電流，晶振信號(hào)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(jī)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(hào)邊沿很快的時(shí)候，由于回路寄生電感和負(fù)載電容可產(chǎn)生振蕩，計(jì)算公式如下：這個(gè)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