查找原因

一、查看原理圖,此信號是由100MHz CLK發(fā)生器經(jīng)過Buffer輸出至各PCIe Slave設(shè)備,測試發(fā)現(xiàn)CLK3有周期性干擾。測試Buffer輸出其他信號,發(fā)現(xiàn)CLK1也有干擾,但是其他通道CLK信號此干擾很小,排除此Buffer芯片本身問題或芯片供電影響。

二、查看PCB對比CLK信號走線差異,CLK2走線布在BOT層,CLK3走線布在BOT和內(nèi)層。兩組信號在BOT層走線沒有太大差異,初步排除BOT層干擾。經(jīng)過仔細(xì)檢查,CLK3內(nèi)層走線的上下兩層是完整的GND參考層,走線間距滿足手冊要求,層內(nèi)其他信號干擾也可排除。單獨測試GND信號,發(fā)現(xiàn)有560kHz周期性干擾,初步定位干擾源。

三、這種低頻率噪聲首先懷疑來源是開關(guān)電源的PWM信號。

采用如下幾種替代實驗,來驗證源頭:

通過以上實驗可初步判斷是合路緩起芯片工作中產(chǎn)生的干擾通過GND層耦合到了CLK信號。

原因分析

根據(jù)合路芯片規(guī)格書,查看其內(nèi)結(jié)構(gòu)框圖,發(fā)現(xiàn)其有兩路輸出,OUT1輸出鏈路沒有經(jīng)過PWM開關(guān)鏈路,中間只是經(jīng)過一些MOSFET,其功能主要是均流作用,不是原因所在。而OUT2部分沒有詳細(xì)框圖,從其Spec可以得到其開關(guān)頻率典型值有兩個:510kHz和480kHz。懷疑此部分電路為干擾源。

尋找解決方案

找到源頭了,接下來就要解決問題。將此問題定位為EMI問題,通常解決辦法有3種:

1.抑制干擾源;2.切斷耦合路徑;3.保護(hù)被干擾源;

實際分析、解決及驗證過程:

為降低噪聲和干擾,增加濾波電容是一個可選的解決途徑,嘗試在輸入和輸出增加濾波電容實驗結(jié)果如下:

恢復(fù)問題板卡初始狀態(tài),將板卡安裝至機(jī)殼,并通過多根粗線將板卡GND信號連到地。測試干擾大幅度減少,且接地線越多,干擾幅值越小,CLK信號干擾減小到50mV左右,在Spec要求范圍內(nèi),問題解決。

經(jīng)驗及反思

1.在使用隔離電源的板卡中需要格外關(guān)注EMI問題。

2.EMI問題解決手段有些是矛盾的,需要靈活合理利用。比如切斷耦合路徑需要去掉隔離電源兩端的EMI電容,而抑制干擾源需要將EMI電容加上。

3.因為測試環(huán)境與實際運行環(huán)境有些差距,導(dǎo)致測試結(jié)果不一定是實際運行結(jié)果,所以對部分測試結(jié)果要持懷疑態(tài)度。

4. EMI干擾是共模干擾,單純電容濾波難以解決。

綜上所述:在面對板卡調(diào)試的各種疑難雜癥時,要學(xué)會多加思考和各種嘗試,窮盡所有手段,在看似各種相互矛盾的解決辦法中尋找合適的方案。

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