關(guān)于UART通信端口上射頻干擾的研究

　　該信號的DC偏移量可由任何CMOS輸入-輸出引腳的二極管產(chǎn)生。他們通常被稱(chēng)作為ESD(靜電釋放)保護二極管，但是當它被配置為輸出時(shí),它們其實(shí)是用來(lái)控制引腳的晶體管的耗盡區;那些晶體管經(jīng)常做雙重用途,即在配置為輸入時(shí)還作為引腳上的ESD保護裝置。所以他們在所有CMOS輸入/輸出電路結構中都是不可缺少的。這些二極管加正向偏壓，當信號的幅度使得二極管壓降(大約0.6V)正向超過(guò)VEXT之上，或者反向低于地電平時(shí)，信號將被鉗位。為了使信號的幅度隨著(zhù)天線(xiàn)頻帶內的RF能量的增長(cháng)而增加，信號的平均電壓將可接近VEXT電壓的一半。

　　這個(gè)解釋使我們得知，信號的峰峰值從VEXT+0.6V到-0.6V。但示波器所測得的幅度卻小很多。要解釋為什么幅度會(huì )減小，我們估計這是由于示波器探頭以及接觸電阻所導致的衰減所致，或者是數字示波器的采樣率不夠，比如它為了采集1GHz附近的完整信號(尤其是給定顯示窗口約10ms時(shí))，實(shí)際的采樣率可能比所需的2G采樣/每秒的速度要慢很多。圖6中對這個(gè)理論進(jìn)行了描述。

　　圖6：用于直流電壓偏移觀(guān)測的解釋描述

　　RF干擾信號是由印刷導線(xiàn)拾取并被饋送到芯片里，標準芯片輸入/輸出衰減器作為一個(gè)整流器，作為所有CMOS輸入-輸出引腳(芯片輸入/輸出)的一部分，二極管被正向偏壓，并對正向超過(guò)二極管管壓降(大約0.6V)VEXT之上，或者反向低于地電平時(shí)，信號的擺幅被鉗位。同時(shí)示波器和/或探頭不能測量GHz級的頻率，其表現等同一個(gè)低通濾波器。于是，在“某些”輸入/輸出引腳出現反常電壓(取決于連接到輸入/輸出引腳的印刷導線(xiàn)以及EMC的設計水平)。

　　也有報告用0Ω電阻器替換10kΩ系列電阻器，這并不能實(shí)現消除干擾或DC電平的偏移，但用短接線(xiàn)替換可以實(shí)現。留意那些電阻器可以得到解釋?zhuān)词故?Ω電阻器，也會(huì )因為封裝與一定量的電阻串聯(lián)而產(chǎn)生寄生電感?？紤]高頻時(shí)，這個(gè)串聯(lián)的RL分量的作用比純電阻更像低通濾波器。因此似乎在產(chǎn)生干擾的RF頻段內，電阻分量仍然有可能有相當大的阻抗。

　　解決方案

　　可以通過(guò)兩種途徑減少/消除上述影響：

　　1.消除/減少“干擾源”，增加系統干擾免疫(EMC保護)能力，例如將RF電路與其他數字電路隔絕，增加獨立的RF和基帶屏蔽區，保持良好接地，在手機外殼中使用EMC材料。

　　2.為了去除這種“干擾”，通常應該用一只小電容器(注意將電容器緊靠在I/O引腳)。通過(guò)在靠近(AD6903.GPIO1)(UART_Rx)測試點(diǎn)附近增加一個(gè)27pf電容器到地。從示波器測量中可以發(fā)現，消除了輸入/輸出DC偏移。并且UART通信端口相應的誤碼率正常。具體參考圖7和圖8。

　　圖7：低電平正常跡線(xiàn)。

　　圖8：高電平正常跡線(xiàn)