Nhận xét:
· Dòng điện bề mặt bị tập trung nhiều ở phần cấp nguồn do đường đến nguồn cấp cho các vi xử lí, modul truyền nhận cách xa.
· Đất ở gần cũng gây nên việc tập trung nhiều tại đó
· Nhiễu lớn nhất ở gần nguồn chỉ ở mức -40dB(A/m) thoả mãn tiêu chuẩn EN- 55014
4.1.2 Cường độ điện trường và từ trường xung quanh mạch
HÌnh 23: Cường độ điện trường xung quanh mạch
Nhận xét:
Cường độ điện trường tập chung chủ yếu ở trên phần dây VCC: 5VDC Mật độ dịng nhỏ hơn so với giới hạn thơng thường.
Các đường dây ở rìa mạch thường có mật độ dịng điện cao hơn các đường dây khác trong mạch.
HÌnh 24: Cường độ từ trường xung quanh mạch
Nhận xét:
Cường độ từ trường của mạch khá ít, chỉ có một phần nhỏ ở đầu vào nguồn do không sử dụng phần tử L.
4.2. Ảnh hưởng của dây nguồn lên dây tín hiệu:
Để thử nghiệm, nhóm thực hiện cấp Discrete Port 5V-DC có dạng điện áp như hình. Với các thơng số Ttotal=50ns, Thold = 40 ns, Trise = 2ns Tfall = 1ns.
Với trường hợp thứ nhất, khi dây nguồn đặt gần dây UART, có thể thấy được ảnh hưởng từ nguồn đến UART là như sau:
HÌnh 26: Kết quả dịng crosstalk trên dây UART
Nhận xét:
Khi đặt nguồn ngay gần dây UART, có thể thấy được ảnh hưởng của dòng crosstalk khá lớn, làm thay đổi điện áp trên dây UART tới 3V, gần như thay đổi hồn tồn kết quả của tín hiệu số.
Trường hợp dây nguồn gần dây SPI:
HÌnh 27: Kết quả dịng crosstalk trên dây SPI
Nhận xét:
Khi đặt nguồn ngay gần dây SPI, có thể thấy được ảnh hưởng của dịng crosstalk khá lớn, làm thay đổi điện áp trên dây SPI tới 3V, gần như thay đổi hồn tồn kết quả của tín hiệu số.
Trường hợp dây nguồn đặt ở xa, thêm các tụ lọc:
Đặt các phần tử đo ở cuối mỗi đường tín hiệu. Với những tín hiệu thay đổi với tần số cao như UART, PWM được kết quả đo như sau:
HÌnh 28: Kết quả dịng crosstalk trên những dây có tín hiệu thay đổi với tần số cao khi có thêm tụ lọc và đặt dây nguồn ở xa độ dài FR4=0.8mm
Hình 29: Kết quả dịng crosstalk trên những dây có tín hiệu thay đổi với tần số cao khi có thêm tụ lọc và đặt dây nguồn ở xa độ dài FR4=1.6mm
Nhận xét:
Khi tăng độ dài lớp cách điện FR4, ta thấy ảnh hưởng crosstalk lên các đường dây bị giảm đi.
Khi đặt nguồn ở xa các đường tín hiệu có tần số thay đổi nhanh, kết hợp với việc thêm các tụ lọc. Có thể thấy được ảnh hưởng của dịng crosstalk đã giảm đi khá nhiểu. Trong giai đoạn khởi động 50ns ảnh hưởng chỉ dưới 1V. Không ảnh hưởng tới kết quả trên đường dây số.
Năng lượng bức xạ ra môi trường xung quanh Cách tiến hành:
Bước đầu tiên là Import mạch từ Altium và qui định lớp chất nền 0.8mm. Sau đó tạo các port tại các đường dây có tín hiệu cần kiểm tra. Với sơ đồ mạch của nhóm, chúng em kiểm tra trên các đường dây UART, I2C, SPI, thạch anh và PWM.
HÌnh 30: Port các đường dây có sự giao động với tần số cao
Các đường Port sẽ tạo xung dạo động trên đường dây, từ đó tính tốn da năng lượng bức xạ ra môi trường dựa theo tần số.
Sau khi cấp Port, tạo Probe trong phần EMC, quy định khoảng cách 3m. Vào Schematic để nối các đường port.
HÌnh 31: cấp xung và nối đất các port
Với giá trị các tụ được quy định trong datasheet của MCU STM32 là 50 pF. Kết quả mơ phỏng:
HÌnh 32: Kết quả mơ phỏng bức xạ của mạch
Nhận xét:
Nhìn tổng quan, các đường layout mạch thoả mãn các yêu cầu theo tiêu chuẩn EN-55014 về năng lượng bức xạ.
Các đường layout mạch tạo hài ở tần số 6MHz, tuy không vượt quá ngưỡng bức xạ của tiêu chuẩn nhưng gây ra những ảnh hưởng nhất định.
CHƯƠNG 5: KẾT QUẢ THỰC TẾ
Sau khi hoàn thiện mạch thực tế, mạch hoạt động ổn định. Đạt được đúng yêu cầu đặt ra.
CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN
Đánh giá:
· Mật độ dịng điện trong mạch khơng q lớn và có thể giảm bớt bằng việc tăng độ rộng đường dây.
· Các tụ coupling cũng được sử dụng để tạo sự ổn định.
· Việc tách đất giữa lớp top và bottom tạo sự ổn định trong điện áp sau một khoảng thời gian, tuy nhiên trong mạch hiện tại gây nên offset khá lớn.
· Việc mô phỏng vẫn chưa đầy đủ các trường hợp nên chưa đánh giá được toàn diện
· Một vài đường dây trong mạch có thể thay đổi để cải thiện chất lượng tín hiệu · Hiện tại, mạch trong q trình mơ phỏng và chưa đánh giá được thực tế
· Khi làm thực tế, có thể có các ảnh hưởng từ việc hàn.
Kết luận chung:
Qua quá trình học và thực hành Project giữa kì của học phần Tương thích điện từ trường EMC, nhóm chúng em nhận được kết quả sau:
- Hệ thống hóa tồn bộ kiến thức về EMC để áp dụng vào bài tập lớn, bao gồm layout và thực hiện thiết kế theo một quy chuẩn.
- Áp dụng các kiến thức trong môn học vào việc giảm thiểu nhiễu EMC trên layout mạch.
Phân chia công việc & đánh giá: Thành viên
Phạm Văn Duy Nguyễn Quang Trung
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1] Nguyên tắc thu phát hồng ngoại (123docz.net) [2] Cổng thông tin điện tử Cục Tần số (cuctanso.vn)
[3] Điều khiển từ xa bằng sóng hồng ngoại, Nghiên cứu khoa học, Khoa Quản trị - Kinh tế Quốc tế (lhu.edu.vn)