傳導騷擾整改經驗案例

概述始終以來，我司的交換機產品都沒有碰到過嚴重的CS問題，重要因素有兩個：一是出口國內和部分海外的產品不需要做跟CS有關的CB認證，只需要做3C認證，因此內部也沒有測試。二是以前的傻瓜交換機測試CS的測試模型是ping包的方式，這種模型流量較小，比較容易通過。在的時候，我司開始做銳捷的管理型交換機S2952G-EV3，客戶提出了全新的測試模型，并且明確提出這一款產品需要出口海外，需要進行CB認證（CB認證包含CS測試）。在做SWITCH-BCM00-0002（銳捷S2952G-EV3）項目過程中，CS問題成為了我們這個項目最大的難題。通過我們公司檢測認證部EMC專家、項目硬件工程師、客戶和broadcom多方長達大六個月的努力，在硬件、軟件和構造三分面進行改善之后，現(xiàn)在該項目的CS問題已經得到解決，現(xiàn)將整治正程中的經驗整頓出來，形成經驗案例，供后續(xù)項目參考。CS測試的現(xiàn)象大致有以下三種：端口linkdown。端口沒有l(wèi)inkdown，但是端口有crc錯誤報文。端口沒有l(wèi)inkdown，也沒有crc錯誤報文。上面的三種測試成果，前兩種是等級B的原則，第三種是等級A的原則。按道理來講，CS屬于EMS類，無論是等級A\B\C都是能夠的。產品能夠過等級C就拿等級C的認證，過A就拿等級A的認證，這個不是強制的原則，不像EMI那樣屬于強制。但是我們客戶，銳捷自己的原則高于法規(guī)的原則，銳捷規(guī)定A，即只接受第三種，不允許端口linkdown，也不允許有crc錯誤報文。測試模型CS測試電壓等級闡明：以3V的測試電壓為例，3V為有效值，未調制信號的峰峰值為（3V/0.707）*2=4.2438V*2=8.486V，因此80%調制的信號的峰峰值為8.486V*1.8=15.27V。銳捷在我司的交換機，測試等級都是3V。CS測試儀器CS的測試儀器分為以下三部分：射頻信號源。功率衰減器T2：6db衰減。注入鉗：分為電流注入鉗和電磁注入鉗。（我司為電磁注入鉗，信寶那邊為電流鉗，法規(guī)規(guī)定如果兩種的測試成果不一致，以電流注入鉗為準）銳捷網(wǎng)口CS測試模型下圖是銳捷定義的測試網(wǎng)口CS的模型圖，網(wǎng)口和光口都需要自環(huán)，進入風暴模式。注意，這個模型僅僅對銳捷這個客戶有效，據(jù)我理解華為就不是采用這種辦法，而是采用發(fā)包機打流的辦法進行測試。首先定義一種概念，“輔助端口”。輔助端口定義以下，當干擾加載端口一時，跟端口一通過網(wǎng)線連接起來的另一種端口就叫輔助端口。測試端口和輔助端口需要上下連接，即如果測試端口為GE1時，輔助端口為GE0。反過來，當測試端口為GE0時，輔助端口為GE1。注意輔助端口不要選擇其它端口（即不要選擇GE2或者其它端口），由于那樣選擇性太多，故障現(xiàn)象千差萬別。銳捷網(wǎng)口CS測試的具體參數(shù)銳捷對于測試環(huán)境的具體的規(guī)定以下：網(wǎng)線長度：JDM項目網(wǎng)線長度為0.8米。端口速率：端口的最高速率，千兆產品需要測試端口為千兆的狀況，不允許減少速率為100M，或者10M去測試。（對于千兆的產品，千兆普通是最難通過的，100M和10M由于采用的編碼原理不同，速率更低造成容錯率很高，CS普通不會有什么問題）端口數(shù)量：需要滿載測試，全部端口都要接上，不允許只接部分端口。（只接部分端口，特別是只接測試端口和輔助端口，其它端口不接的狀況，跟滿載測試的測試成果有很大的不同，這一點已經得到了驗證。）測試電壓：3V。駐留時間:1S，認證和客戶那邊都是測試1S。測試頻率：0.15MHZ-80MHZ。查看測試成果：在測試之前需要clearlog和clearcounter，測試過程中，拔掉串口線。測試完畢之后，接上串口線，查看showlog和showinterfacecountererr.不允許有端口down的狀況，不允許有CRC。即規(guī)定為CLASSA。以下是測試過程中的LOG。Layout影響分析LED燈線在進行CS測試時，高壓側的MDIX線上面的干擾能量會很大，如果它旁邊有走線，那么干擾的能量將會串擾到旁邊的走線上，進而跑到系統(tǒng)端去，影響整個系統(tǒng)的穩(wěn)定。下圖中高亮的線是S2952第一版的燈線，從中能夠看出，燈線跟網(wǎng)口的走線交叉在一起了，有些地方甚至有部分重疊。這就造成在進行CS測試時，干擾能量從燈線串到系統(tǒng)端去。結合燈線的原理框圖來分析：上圖是我們燈線的原理框圖，CS的干擾能量通過燈線，電阻和磁珠傳到了系統(tǒng)端?？酥七@個串擾上的能量的最佳的辦法是斷開這個通路，LED燈做單獨的燈板顯示，但是在52口的設備中，是沒有空間去做燈板的，因此這個通路不能去掉。只能想方法增大這個燈線上對干擾頻率的克制能力。最后我們的解決的方法是把600歐姆磁珠改為1000歐姆或者更高阻抗的磁珠。將這一條通路上面的能量克制到最低。最后，我們選擇了以下這個物料：1197 電子料_電感_磁珠 Chip_FB,1000Ω,±25%,0.49Ω,350mA,0402,BLM15AX102SN1D(Murata)MDIX走線不要重疊在進行CS測試的過程中，發(fā)現(xiàn)一種現(xiàn)象。在測試某個端口時，不僅測試端口和輔助的端口會linkdown，連相鄰的端口也會linkdown。例如，測試端口ge12時，不僅ge11、ge12會linkdown，連ge9、ge10也會linkdown。背面我們做了這樣的實驗，將某個端口飛線出來測試。這個時候，許多端口的相鄰端口發(fā)生linkdown的問題得到理解決。結合PCB分析，發(fā)現(xiàn)網(wǎng)口高壓側的MDIX線，有部分端口有重疊的現(xiàn)象。高壓側的MDIX差分線的重疊，會造成他們之間的串擾會加大。不僅會造成百米網(wǎng)線測試容易丟包，還會造成CS測試時，相鄰端口容易down的問題。以下是兩種LAYOUT的對比。我司原版的LAYOUT。銳捷改板改善的LAYOUT。MDIX走線不能過長PHY到網(wǎng)絡變壓器的MDIX走線過長，也會影響端口的CS。MDIX走線過長，首先會影響網(wǎng)口的信號質量，特別是千兆眼圖的信號的幅值會減少。在我司原來的PCB上，左邊的24個口MDIX走線過長，造成眼圖幾乎都不達標。即使把MAC和PHY芯片的Rdac電阻調低到最小，（芯片規(guī)格書規(guī)定必須在5%范疇內，選用1%精度的電阻，我們選用115K的），其千兆眼圖的幅值還是會偏低，達不到IEEE802.3原則的規(guī)定。我們專門對比測試S2952老板子的左邊24個端口和右邊24個端口，發(fā)現(xiàn)左邊24個端口比右邊24個端口CS測試更加容易出問題。他們的區(qū)別就在于左邊24個端口的MDIX的走線較長，眼圖不達標。右邊24個端口的MDIX走線較短，眼圖質量滿足規(guī)定。以下是我司第一版的PCB。以下是最后改板的PCB走線圖，從圖中能夠看出，我們調節(jié)了主芯片的位置，確保了每個芯片的MDIX走線不會過長，最后這個方案下全部的端口的CS都能達標。主板上核心器件影響分析阻容方案在整治CS的過程中，我們驗證過以下幾個方案：在MDIX差分線上面串接1-3歐姆電阻。在MDIX差分線上面并聯(lián)4.7PF電容，10PF電容，及去掉該電容。在變壓器的中心抽頭（PHY側），調節(jié)抽頭的電容為102，103，104。在變壓器的中心抽頭（RJ45側），調節(jié)抽頭的電阻為0歐姆，75歐姆,150歐姆。在變壓器的中心抽頭（RJ45側），調節(jié)抽頭的電容為68PF，100PF，1000PF，10000PF。更換網(wǎng)絡變壓器。實際驗證發(fā)現(xiàn)，前面5種方案并沒有對CS有明顯的改善，只有第六種方案，更換網(wǎng)絡變壓器對CS測試的效果明顯，因此我們重點驗證不同的網(wǎng)絡變壓器。網(wǎng)絡變壓器方案在驗證網(wǎng)絡變壓器的過程中，方案細分以下：驗證不同品牌的共模線圈朝PHY側的網(wǎng)絡變壓器。驗證不同品牌的共模線圈朝RJ45側的網(wǎng)絡變壓器。驗證不同品牌的雙共模線圈的網(wǎng)絡變壓器。讓供應商針對性的對CMRR這個參數(shù)進行改善，驗證對CS的改善效果。在驗證過程中，方案一、二、三都對CS的改善效果不是很明顯。因此，我們從理論進行分析，給網(wǎng)絡變壓器的廠家提出方案，讓他們給我們做出CMRR性能更佳的網(wǎng)絡變壓器。最后，攸特給我們做了幾款網(wǎng)絡變壓器，最后發(fā)現(xiàn)型號為UTG72T22的效果最佳。普通的網(wǎng)絡變壓器的CMRR參數(shù)，在1-100MHZ內，最少達成-30db。UTG72T22這一款變壓器，在這一種參數(shù)上進行優(yōu)化，能夠達成-35db。從供應商那邊理解到，他們改善CMRR的辦法是通過調節(jié)共模線圈的磁環(huán)的配方，增加共模線圈上繞線的圈數(shù)。構造方面影響分析在CS整治正程中，我們發(fā)現(xiàn)成果對于CS的影響也是非常大。重要在兩個方面，一是SGCC和SECC兩種不同的板材對我們CS影響很大，二是接地孔。SGCC和SECC普通機殼的五金材料涉及兩種，SECC和SGCC。SECC：電鍍鋅鋼板，含有優(yōu)越的耐腐蝕性，耐腐蝕性跟鍍鋅層的厚度有關，也保持了冷軋板的加工型。但是其導電性能較差，特別體現(xiàn)在搭接處的電氣連接較差。SGCC：熱浸鋅鋼板，現(xiàn)在大陸這邊臨時無廠家能夠生產，重要從臺灣和國外進口。其導電的性能比SECC要好。SGCC分為大鋅花和小鋅花兩種，小鋅花的生產工藝規(guī)定更加高，但是小鋅花的耐腐蝕性更加好。因此我們盡量規(guī)定廠家給我們小鋅花的。從價格上，以前SECC比較有優(yōu)勢，但是現(xiàn)在大陸這邊成本上漲比較厲害，造成SGCC反而更加有價格優(yōu)勢，因此出現(xiàn)這種狀況，以前為了節(jié)省成本，諸多廠家從SGCC切換到SECC，現(xiàn)在又從SECC切換到SGCC。后續(xù)建議都采用SGCC的機殼，由于SGCC的導電性能更加好。這在EMC的測試中，有明顯的好處。專門對比S2952同一種批次的PCB，分別放在SGCC和SECC的機殼中去測試其CS性能，對于特定的幾個端口，SGCC材質CS能夠過4V，而SECC只能夠過3V。SECC的顏色比SGCC較暗某些，較好分辨，參考以下的圖。SECC(上蓋、下蓋和背面)：SGCC(上蓋、下蓋和背面)：：接地孔從本次CS的測試中，接地點對CS的影響也非常的大。SECC材質的老機殼的接地點接地性能不是較好，由于SECC機殼上面有一層電鍍的鋅，這一種工藝造成接觸點阻抗加大。在驗證CS的過程中，老機殼經常需要把接地孔上面的鋅層刮開，CS才干過。SGCC材質的新機殼的接地點接地性能要明顯更加好。刮開和不刮開接地孔上面的那一種鋅層對測試成果的影響不大，闡明這種方式的接觸是非常良好的。構造上其它的方面一、機殼的折邊對于RJ45同下蓋之間的連接性能的好壞起到重要的作用，機殼增加折邊，對于EMC最明顯的改善效果是雷擊，ESD等，我們這一次沒有不折邊的機殼，無法對比一種數(shù)據(jù)輸出來，證明折邊的效果，但是從理論分析來看，折邊對于更加好的將干擾接到大地有好處，建議后續(xù)全部機殼都加上折邊。二、在機殼生產過程中，需要盡量控制好噴漆工藝。特別注意上下殼之間的接觸點不要有噴漆，這樣會非常影響機殼的接觸。能夠讓五金廠在生產的過程中，把重要的不能噴漆的地方用膠布粘好。以下是沒有控制好噴漆環(huán)節(jié)的機殼。軟件影響分析軟件的寄存器配備對CS的影響本次項目CS的解決還需要修改PHY有關的部分寄存器，這些寄存器的目的是增加MAC和PHY芯片的接受閾值的容錯能力，但是這些寄存器并沒有對客戶開放，我們和銳捷都問過broadcom幾次，但是broadcom覺得這些寄存器的闡明涉及機密，并沒有提