发射信号驱动强度对电磁干扰的影响

文章作者:Chang Fei Yee

在电磁干扰上的IC发射机（EMI）上的输出信号驱动强度方面，了解信号完整性的影响至关重要。具有差的信号质量差的PCB，例如，具有过冲的信号导致EMI的问题。本文的后续部分演示了显示PCB布局设计中传输信号驱动强度与EMI之间关系的实验工作。

信号完整性和EMI的后布局模拟和结果

使用导师uplynx的信号完整性的后布局模拟在具有图1中所示的黑色亮点的信号上执行。方波信号，具有3.3 VPP振幅和100 MHz基频，从左侧的IC传输并由右侧的IC收到。表I中列出的两个测试用例进行了研究，以研究IC输出驱动强度对信号完整性和EMI的影响。在测试壳体1中，IC通过快速摆动驱动16 mA的信号。同时在测试表壳2中，IC通过快速转换（即，降低驱动强度）驱动8 mA的信号。

图1所示。为布局后模拟所选择的信号的俯视图

表I.测试用例研究IC输出驱动强度对信号完整性和EMI的影响

With reference to signal waveform probed at the receiver IC in time domain depicted in Fig. 2a (i.e., voltage in V versus time in ns), the overshoot at rising/falling edges is trimmed after the drive strength is reduced from 16 mA to 8 mA. With 8 mA drive strength, the signal at the receiver IC still meets the required specifications, i.e., logic low threshold at 0.6 V, logic high threshold at 2.5 V, monotonic edges, minimum pulse width, and absolute maximum and minimum voltage levels.

Subsequently, the signal waveforms shown in Fig. 2a are imported to LTspice to carry out fast Fourier transform (FFT) and the plots in frequency domain (i.e., power spectrum in dB at y-axis versus frequency in Hz at x-axis) are depicted in Fig. 2b. With reference to Fig. 2b, the 2nd, 3rd, 5th and other higher harmonics (i.e., 200 MHz, 300 MHz, 500 MHz, …) have lower power spectrum (i.e., ~ 5 dB lower) after drive strength is reduced from 16 mA to 8 mA.

图2 a。信号在接收芯片在时域

图2B。频域中接收器IC的信号

接下来，进行使用导师熟光NX的3米距离的模拟EMI，以比较信号传输的辐射噪声水平，驱动强度为16 mA而不是8 mA。图3中的模拟EMI配置文件包括：图3A（即，具有16mA驱动器）和3B（即，具有8MA驱动器）的图3A（即，8 mA驱动）与图3中的FFT图相关联。2B。具有8 mA的驱动强度的信号传输表现出较低的EMI，所有谐波与16 mA的驱动强度相比，至少3dB。理论上，连接发送IC和接收IC的PCB迹线用作天线。一旦从发射器的输出缓冲器传播的信号到达接收端，就会向空气辐射信号的一些能量。这是由于接收IC的输入缓冲器具有非常大的电阻（即，千欧姆范围和超越）。这使得PCB的未终端结束跟踪天线尖端。因此，调整信号驱动强度至关重要，不仅可以在信号完整性方面满足规范，而且还可以最小化EMI的水平。

图3A。16 MA驱动器模拟EMI

图3B。模拟EMI 8 MA驱动器

总结

实验证明了信号驱动强度对信号完整性和EMI的影响。至关重要的是，IC输出缓冲被设置最佳，以确保质量，鲁棒性和功能的PCB布局设计。

参考

1. 艾力·波加廷，《信号与电源完整性简化》，第2版。