EMC调试案例(十):SPI Flash芯片辐射发射(RE)问题调试案例(二)
01、问题现象描述
某款三星电子制造的显示器产品在10米法电波暗室进行辐射(RE)发射测试时,发现128MHz频点余量不满足6dB管控要求,具体测试数据如下:
图1:辐射发射测试数据
改变输入信号模式、更换测试设备、更换测试线缆均不影响测试结果,基本排除测试环境的影响。移除机内所有连接线缆,对测试结果无任何影响,排除噪声通过线缆耦合的路径,基本锁定噪声源来自驱动电路板自身。
图2:产品形态图
02、问题分析定位
使用频谱分析仪近场探头进行分析定位,锁定干扰源来自SPI Flash芯片时钟信号的4倍频干扰,时钟信号工作频率为32MHz。尝试修改SPI Flash芯片时钟信号的滤波电路参数,无明显改善。
图3:SPI Flash芯片时钟信号128MHz噪声频谱
联系软件工程师,调试SPI Flash芯片驱动信号幅度,无明显改善。调整SPI Flash信号时钟频率,将SPI Flash工作频率由32MHz改为24MHz,辐射发射测试满足6dB余量管控标准,但是发现系统响应速度变慢,不能接受SPI Flash降频措施。
图4:SPI Flash芯片降频后辐射发射测试数据
对比之前版本的板卡未发现128MHz频点余量不足的问题,升级相同的软件辐射发射测试结果相同,排除软件迭代升级引起的可能性,分析过程中发现SPI Flash芯片的制造厂商不同。更换为之前批次板卡相同厂商的同款SPI Flash芯片,辐射发射测试结果同之前批次余量满足6dB管控标准要求,基本锁定SPI Flash芯片替代物料问题。图5:SPI Flash更换为原物料的辐射发射测试数据
图6:SPI Flash芯片电路设计
使用频谱分析仪分别量测两款SPI Flash芯片引脚噪声情况,发现原物料芯片引脚的噪声要远小于替代物料芯片引脚的噪声,测试频谱对比如下图所示:
图7:不同品牌SPI Flash芯片引脚噪声频谱差异
04、问题根因分析
通过分析试验验证,问题产生的根因分析如下:
使用不同品牌的SPI Flash时,SPI Flash芯片在工作时产生噪声能量差异,表现为辐射发射测试结果的巨大差异,初步判断是芯片内部串扰耦合差异,属于芯片来料差异。 05、问题解决方案
通过分析验证,拟定问题的解决方案如下:
问题解决方案:
在不改动设计的前提下,将SPI Flash芯片由替代物料更换为原物料。
图8:SPI Flash更换为原物料的辐射发射测试数据
06、案例思考与启示
物料替代对EMC测试结果有时影响非常巨大,很多工程师会关注功率半导体器件的替代影响,却容易忽略存储类芯片的影响。存储内芯片的替换不仅可能影响辐射发射测试结果,也可能影响其抗扰度的测试结果应引起足够的重视。