針對汽車電子領域來講，將對整車級、零部件級的電磁兼容要求強制性標準，結合到集成電路中的設計，才能使電路更易于設計出符合標準的最終產(chǎn)品。作為電子控制系統(tǒng)里面最為關鍵的單元——MCU，其EMC性能的好壞直接影響各個模塊與系統(tǒng)的控制功能。下面介紹在關于汽車電子MCU中使用的可行性設計方法

 

1.時鐘電路設計

　　

由于時鐘電路所產(chǎn)生的時鐘信號一般都是周期信號，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)中各個部分的時鐘信號通常由同一時鐘分頻、倍頻得到，它們的譜線之間也是倍頻關系，重疊起來進而增大輻射的幅值，說時鐘電路是一個非常大的污染源。

 

針對汽車電子MCU數(shù)字前端設計，在抗EMI方面采用門控時鐘的方法改進。任何時鐘在不需要時都應關閉，減低工作時鐘引起的電磁發(fā)射問題。根據(jù)A8128(汽車電子MCU的型號)芯片系統(tǒng)功能設計要求，采用Run、Idle、Stop和Debug四種工作模式，在每一種工作模式下針對系統(tǒng)時鐘、外設模塊時鐘進行適當門控。此外還有幾種常見在時鐘方面的抗EMI的設計方法，包括:

 

①降低工作頻率

　　

MCU的工作時鐘應該設定為滿足性能要求所需的最低頻率。從測試結果可以看出，一個微處理器的運行頻率由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異步設計

　　

異步電路工作沒有鎖定一個固有頻率，電磁輻射大范圍均勻分布而不會集中在特定的窄帶頻譜中。這一關鍵的本質(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擴展頻譜

　　

擴展頻譜時鐘是一項能夠減小輻射測量值的技術，這種技術對時鐘頻率進行1%~2%的調(diào)制，擴散諧波分量，在CISPR16或FCC發(fā)射測試中峰值較低，但這并非真正減小瞬時發(fā)射功率。因此對一些快速反應設備仍可能產(chǎn)生同樣的干擾。擴展頻譜時鐘不能應用于要求嚴格的時間通信網(wǎng)絡中，比如FDD、以太網(wǎng)、光纖等。
 

 

2.IO端口設計

　　

在汽車電子MCU的輸入輸出端口設計中也加入了抗EMI方案，包括翻轉速率(slewratecontrol)和驅動強度(drivestrength)控制方法。通過在所有通用P口引入可配置的翻轉速率和驅動強度寄存器，在需要的時候打開相應功能。翻轉速率有打開和關閉兩種選擇，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，進而控制芯片產(chǎn)生的電磁干擾強度。驅動強度有強驅動電流和弱驅動電流兩種選擇，在能夠滿足工作驅動強度的情況下，選擇弱電流驅動會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中帶進來的尖峰或者噪聲信號等，對芯片的電磁抗擾度有所幫助。靈動微MCU是國內(nèi)本土領先的MCU廠商,向市場提供應用在汽車電子，工業(yè)，手機，智能家電，航空航天等不同應用范圍。可用于替換意法半導體MCU。

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