在電磁兼容的輻射發射測試中，最常見的就是時鐘輻射超標（如下圖所示）。可以說70%的輻射超標都是時鐘問題引起的，因為時域中周期性的信號對應頻域中離散的頻譜，所以時鐘能量比較集中，這在頻譜上的表現就是：時鐘頻點（時鐘基頻以及倍頻）上能量很高，而非時鐘頻點幾乎沒有能量。

那么我們如何分析測試數據并且改善輻射呢？

二測試數據分析

分析輻射數據之前，我們先簡單了解一下時鐘最基本的一個特點：倍頻。如下圖所示，常見的梯形波在頻域上是有很多間隔規律的單支的，比如一個24MHz的攝像頭時鐘，那么f0=24MHz，在頻域上每隔24MHz就會有一個單支能量很高（24MHz，48MHz，72MHz，96MHz，120MHz……）。

所以想要從測試數據上分析時鐘源頭，就需要計算出每個相鄰時鐘單支的頻率間隔△f，f0=△f。比如上述測試數據中：

f5-f3=875.2470-750.1083≈125MHz

f3-f2=750.1083-625.0780≈125MHz

f2-f1=625.0780-501.1790≈125MHz

從計算結果中可以知道，1號點、2號點、3號點、5號點是125MHz時鐘的倍頻（4號點833MHz是實驗室中手機的噪聲，可以忽略）

三輻射超標的原因

分析出了超標的時鐘頻率，就可以很輕松的通過頻譜儀或者原理圖和pcb找到時鐘來自哪一個芯片的哪個時鐘信號。但是這并不代表我們可以很好解決時鐘問題，因為時鐘輻射的路徑多種多樣，又可能包含差模、共模輻射。即使找到了輻射路徑，也不一定能降低輻射，因為時鐘是我們電子產品需要的有用信號，很多濾波手段會影響信號完整性，從而導致功能異常或者降低穩定性和一致性。這就需要我們在電磁兼容和產品性能中取一個平衡，這讓很多工程師越來越憔悴。

不過別慌，只要我們沉住氣，一步一步分析問題，總有海闊天空、枯木逢春的一天。接下來我們看看時鐘輻射超標的幾個常見原因：

1.排線是時鐘輻射的良好天線，比如屏排線，攝像頭排線，喇叭排線等。很多排線本身沒有時鐘線，但是會耦合到時鐘噪聲，所以也需要注意，無論是輸入排線（①）還是輸出排線（②），都要在接口處做好濾波措施，如有必要，最好再加上磁環。另外，排線的屏蔽接地是非常重要的，一根屏蔽接地良好的排線，可以降低10-30db的輻射。

2.一般CPU都會有參考時鐘，如果參考時鐘晶體附近有長走線，那么時鐘噪聲很容易耦合到長走線，從而輻射出去。所以走線要遠離晶體，晶體附近也要做好包地處理。

3.很多數據線上也會有時鐘噪聲（④和⑥），一般在數據線源端做好RC濾波，R取值22或者33歐姆（也可以考慮換成磁珠，增強濾波），C取值33pf以內。

4.時鐘走線本身輻射是最強的（⑤和⑦），所以一定要全程包地線處理，走線越短越好，源端濾波最好采用磁珠+電容的方式，磁珠取值60-600歐姆@100MHz，電容取值33pf以內。因為時鐘超標一般是100-1000MHz，磁珠用于降低100-500MHz的噪聲（500Mhz以上也有較好的濾波效果），電容用于降低500-1000MHz的噪聲。

5.PCB上的長走線（⑧）有時候也帶有較強的時鐘噪聲，因為芯片內部電路設計問題，或者pcb走線設計有問題會耦合到時鐘噪聲。對于長走線，應該用頻譜儀探針看看是否有噪聲，然后進行濾波。這類走線如果速率很低或者對信號完整性要求很低，就可以加大濾波參數，所以較好解決。

6.靠近時鐘線的走線（⑨）很容易耦合到噪聲，所以時鐘線未包地的情況下，其他走線要遠離時鐘等高速信號，降低耦合程度。

7.因為時鐘濾波參數不能太大，所以很多時鐘我們即使知道問題出在哪也無能為力。這個時候就可以考慮在晶體（⑩）上加展頻IC，可以有效降低輻射。下圖是增加展頻前后的測試數據。

四結語

時鐘輻射問題可以通過分析測試數據找到時鐘源頭，但是有時候未必能有效解決問題，因為超標的原因很多，我們不能一直盯著時鐘走線瘋狂濾波。這個時候就需要我們耐心分析，剝絲抽繭，撥開云霧見天明。

原文標題：EMC小結之時鐘輻射問題

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責任編輯：haq