PDF《AN80994》

5 kHz 突发:频谱

3 故障模式 瞬变引发的噪声将通过交流电源线、直流电源和信号/控制线路导电被耦合到终端设备.在该设备中,如果没有采取适 当的过滤方式,则噪声会传输到不同的 PCB 上,如图

4 所示.在设备中可以存在直接或间接耦合的噪声.直接耦合指 的是瞬变作为噪声时通过电源、地面、信号或控制线路流过易受影响的电路.间接耦合是通过一个与电磁辐射相邻的导 电界面发生的. 图4. 差模和共模噪声(由设备中正极性瞬变引发)的可用传输路径 电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰度设计注意事项 www.cypress.com 文档编号:002-03849 版本*B

5 如图

4 所示,瞬变引发的噪声可能是共模噪声,也可能是差模噪声.共模噪声在两个导体中存在或被其 共用 . 通常,共模噪声存在于各导体的 同相位 中.差模噪声仅存在于一个导体中,或存在于两个导体的反相位中. 嵌入式控制器的设计目的是生成信号(如高速串行通信时钟,该信号的时序规范相当于瞬变引发的噪声的实现规范), 并在这些信号上进行操作.因此,瞬变引起的噪声会干扰这些信号.在广泛的分类中,以下模块、引脚和信号受瞬变引 发的噪声的影响最大: ? 电源与接地信号 ? 复位电路 ? 时钟/振荡器信号 ? 边沿敏感的触发器 ? 高频率数字信号 ? 模拟信号 ? 通信模块,如I2C、SPI、UART ? CPU ? 闪存/RAM 如果瞬变引发的噪声影响到这些模块中的一个或多个,则会发生以下系统故障类型: ? 复位 ? 闩锁 ? 模拟和数字信号的损坏 ? 通信故障 ? 存储器破坏 3.1 复位 由于瞬变引发的噪声,器件可以进行以下某种复位: ? 外部复位 ? 上电复位 ? 基于低压检测(LVD)的复位 ? 欠压复位 ? 看门狗复位 ? 软件复位 复位引脚上瞬变引发的噪声可以触发一个外部复位.因此,根据复位引脚为高电平有效或低电平有效,一个外部复位可以因供电 电压降低或接地参考电压发生变化而发生.某些控制器还具有备用的复位引脚.在这种情况下,器件还可以因备用复位引脚上的 噪声而被复位. 电快速瞬变脉冲群(EFT)抗扰度设计注意事项 www.cypress.com 文档编号:002-03849 版本*B

6 图5.供电线路上的瞬变噪声波形(在一个交流-直流转换器的输出上测量得出) 图5显示的是 EFT 测试波形被注入到转换器时供电线路上的瞬变噪声波形(在一个交流-直流转换器的输出上测量得 出).正如您所看到的,峰值电压为~350 V.当交流-直流转换器的输出端存在负载(如控制器电路)时,噪声的特性 可能会因滤波器以及控制器供电引脚上的去耦网络不同而不同. 上电、LVD 和欠压等复位类型将在以下各种情况下发生: ? 瞬变引发的噪声下拉了供电电压 ? 瞬变引发的噪声改变了接地参考电压 ? 瞬变引发的噪声触发了 I/O 上ESD 钳制电路,使器件能够观察到有效供电电压降低,从而触发欠压复位 如果有效供电电压低于器件工作电压范围的最小值,则会发生上电复位.如果在控制器使能了欠压复位和基于 LVD 的 复位,则当有效供电电压低于触发电压并能够在超过最小时间内保持该电压值时,会发生这些事件. 如果固件无法及时清除看门狗定时器中的内容,那么会发生一个看门狗复位.这是因为一个故障子系统(如CPU 或闪 存)通常会引起意外的固件操作. 如果检测出系统中的异常行为(如:由于信号完整性的损坏,主设备收到错误数据)时,主设备需要复位从设备,那么 将发生一个软件复位.如果代码执行不正常,并且输入了一个异常代码,也会发生软件复位.这种不正常的代码执行的 原因可能是 CPU、时钟、闪存或 RAM 中的损坏状态. 3.2 闩锁 闩锁指的是瞬变引发的噪声没有造成实际损害的系统故障类型.它会使能电路上的所有组件,从而使电源能够破坏器件, 或者电路无法运行(除非执行一个电源周期复位).接地反弹或接地参考电压的变化(由瞬变引发的噪声导致)可以使 CMOS 电路进入闩锁状态.具体地讲,这是在 CMOS 电路的电源轨之间创建一个低阻抗路径的过程,从而触发一个承 载寄生电流的路径,该触发操作会破坏器件的正常运行.进行一个电源周期复位可纠正这种情况.由于过电流,闩........