針對(duì)汽車電子領(lǐng)域來講，將對(duì)整車級(jí)、零部件級(jí)的電磁兼容要求強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合到集成電路中的設(shè)計(jì)，才能使電路更易于設(shè)計(jì)出符合標(biāo)準(zhǔn)的最終產(chǎn)品。作為電子控制系統(tǒng)里面最為關(guān)鍵的單元——MCU，其EMC性能的好壞直接影響各個(gè)模塊與系統(tǒng)的控制功能。下面介紹在關(guān)于汽車電子MCU中使用的可行性設(shè)計(jì)方法

 

1.時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)

　　

由于時(shí)鐘電路所產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)一般都是周期信號(hào)，其頻譜是比較離散的，離散譜的能量集中在有限的頻率上。又由于系統(tǒng)中各個(gè)部分的時(shí)鐘信號(hào)通常由同一時(shí)鐘分頻、倍頻得到，它們的譜線之間也是倍頻關(guān)系，重疊起來進(jìn)而增大輻射的幅值，說時(shí)鐘電路是一個(gè)非常大的污染源。

 

針對(duì)汽車電子MCU數(shù)字前端設(shè)計(jì)，在抗EMI方面采用門控時(shí)鐘的方法改進(jìn)。任何時(shí)鐘在不需要時(shí)都應(yīng)關(guān)閉，減低工作時(shí)鐘引起的電磁發(fā)射問題。根據(jù)A8128(汽車電子MCU的型號(hào))芯片系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)要求，采用Run、Idle、Stop和Debug四種工作模式，在每一種工作模式下針對(duì)系統(tǒng)時(shí)鐘、外設(shè)模塊時(shí)鐘進(jìn)行適當(dāng)門控。此外還有幾種常見在時(shí)鐘方面的抗EMI的設(shè)計(jì)方法，包括:

 

①降低工作頻率

　　

MCU的工作時(shí)鐘應(yīng)該設(shè)定為滿足性能要求所需的最低頻率。從測(cè)試結(jié)果可以看出，一個(gè)微處理器的運(yùn)行頻率由80MHz變?yōu)?0MHz，可以使頻譜寬頻范圍內(nèi)的干擾峰值產(chǎn)生幾十dBμV的衰減，而且能夠有效的降低功耗。

 

②異步設(shè)計(jì)

　　

異步電路工作沒有鎖定一個(gè)固有頻率，電磁輻射大范圍均勻分布而不會(huì)集中在特定的窄帶頻譜中。這一關(guān)鍵的本質(zhì)特征決定了即使異步電路使用大量的有源門電路，它所產(chǎn)生的電磁發(fā)射也要比同步電路小。

 

③擴(kuò)展頻譜

　　

擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘是一項(xiàng)能夠減小輻射測(cè)量值的技術(shù)，這種技術(shù)對(duì)時(shí)鐘頻率進(jìn)行1%~2%的調(diào)制，擴(kuò)散諧波分量，在CISPR16或FCC發(fā)射測(cè)試中峰值較低，但這并非真正減小瞬時(shí)發(fā)射功率。因此對(duì)一些快速反應(yīng)設(shè)備仍可能產(chǎn)生同樣的干擾。擴(kuò)展頻譜時(shí)鐘不能應(yīng)用于要求嚴(yán)格的時(shí)間通信網(wǎng)絡(luò)中，比如FDD、以太網(wǎng)、光纖等。
 

 

2.IO端口設(shè)計(jì)

　　

在汽車電子MCU的輸入輸出端口設(shè)計(jì)中也加入了抗EMI方案，包括翻轉(zhuǎn)速率(slewratecontrol)和驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度(drivestrength)控制方法。通過在所有通用P口引入可配置的翻轉(zhuǎn)速率和驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度寄存器，在需要的時(shí)候打開相應(yīng)功能。翻轉(zhuǎn)速率有打開和關(guān)閉兩種選擇，打開后能夠有效地平緩上升沿或者下降沿，降低瞬態(tài)電流，進(jìn)而控制芯片產(chǎn)生的電磁干擾強(qiáng)度。驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度有強(qiáng)驅(qū)動(dòng)電流和弱驅(qū)動(dòng)電流兩種選擇，在能夠滿足工作驅(qū)動(dòng)強(qiáng)度的情況下，選擇弱電流驅(qū)動(dòng)會(huì)更好的控制電磁干擾現(xiàn)象。

 

基于GSMC180nm工藝庫，選擇具有施密特觸發(fā)特性的IO，可以有效地平緩輸入信號(hào)中帶進(jìn)來的尖峰或者噪聲信號(hào)等，對(duì)芯片的電磁抗擾度有所幫助。靈動(dòng)微MCU是國(guó)內(nèi)本土領(lǐng)先的MCU廠商,向市場(chǎng)提供應(yīng)用在汽車電子，工業(yè)，手機(jī)，智能家電，航空航天等不同應(yīng)用范圍?？捎糜谔鎿Q意法半導(dǎo)體MCU。

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