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GPS设计之EMI

已有 1966 次阅读| 2008-2-23 10:01 |个人分类:闲言碎语

由于GPS信号极其微弱，新产品研发过程就是一个不断规避和降低EMI的过程。如果制定EMI对策仅仅以通过某些标准为目标，那将产生一个非常失败的产品。个人的设计目标是当GPS工作时，在1575.42MHz±20MHz的范围，内部EMI控制在-90dBm以下。
    GPS属于手持式多媒体播放器的延伸，我们逐一分析从各干扰源。
    1、CPU干扰第一大发射源。内部运算器及控制器运行需要，PLL通常把晶振频率提高至100～800MHz；与DRAM、Flash、SD卡之间不确定的高速数据流量，这些噪声经过倍频会叠加至1575.42MHz频段，强度是GPS信号数百上千倍，直接导致天线无法正常工作。有效对策是将CPU远离天线放置；BGA封装的CPU的去耦电容就近放置在其背面，并加以屏蔽盖；地址数据总线尽量少打过孔与外部连接，走线四周铺地隔离；时钟线不走环绕线，并做好终端匹配，以减少过冲及振铃。
    2、DRAM、Flash、SD卡做为外部存储器是CPU最直接经常访问的器件，走线及外露Pin脚上的快速高低电平变化将电磁波发射到内部各个角落。DRAM应最靠近CPU放置，其次是Flash；地址数据线最好放置22ohm电阻以消减电平；TSSOP封装比BGA封装发射更多的电磁波；SD座铁壳是最好的屏蔽材料，但前提是必须良好接地，否则干扰不亚于DRAM。
    3、DC/DC、D类放大器作为高效能源转换器，PWM是其EMI的来源。DC/DC外部电感和肖特基二极管须顺应电流方向放置，在电压振荡时不会形成环路；去耦电容采用ESR较低的钽电容，并采用贴片封装；输入输出多打过孔与电源层连接；D类放大器放置在扬声器附近，低通电路靠近D类放大器。
    4、晶振是效率最高的干扰源，尽可能缩短与它的连接线。
    5、液晶屏排线及背壳必须屏蔽并良好接地，屏排线插座如不能加屏蔽盖，那就做好终端匹配。
    屏蔽盖是最好的EMI对策，前提是必须运用得当：
    1、屏蔽盖的形状以简单矩形最好，少使用内凹角；
    2、面积适当，过大面积使用反而减弱屏蔽效果；
    3、屏蔽盖与PCB接地露铜充分接触，最好的方法是完全封闭。为方便维修，最好使用两件套；
    4、屏蔽盖与其它金属件（例如电镀的外壳、液晶屏金属背壳）形成连续良好的接地。
    PCB设计也是非常重要的工作。前期布局将较大的干扰源，如CPU、DRAM、Flash、DC/DC、SD远离天线；靠近天线区域铺以连续的地，尽量不要走线；高频信号线可走PCB内层；有效利用电池、SD座等金属零件吸收EMI；合理使用割地手段隔离干扰；使用埋孔、盲孔是弥补过孔辐射干扰的有效手段，但会增加成本。
    以上所有手段都是为了保证天线下方有良好的接地，并不是所有金属都可以屏蔽，前提是良好接地。

very perfect ,so detailed .Thank you very much ! i've been working in a pda company for about two years and dealt with these stuffs so much . when came across these sensitivity issues ,just try ,try and try again and at last,we figured out the solutions of improving the GPS sensitivity

不知道你对GPS Module和GPS Antenna之间的影响是否有过研究因为有时如果Module和Antenna之间可能形成相互影响，从而影响GPS性能

To along：GPS是一个非常耗时耗钱的工作，可能第一版layout就已经实现功能，但为了改善收星，又反复修改layout很多遍。 To 阿木：Module和天线肯定互相影响，我正在总结，争取有篇文章，大家可以共同探讨。