GB/T 19838 对电子测试设备的传导骚扰限制基于其精密测量特性，3C 测试机器人作为 "电子制造检测设备"，需满足以下核心要求：
探针接触控制芯片（以 TMC2209 为例，开关频率 160kHz，含 12 位 ADC 接触反馈电路）传导骚扰超标的核心是 "高频噪声 - 稀疏接地网格 - 电源传导" 的耦合链未被阻断，具体缺陷如下：
密度不足：原设计采用 20mm×20mm 网格间距，对 10MHz 以上高频信号（波长 30m，λ/20=15cm）而言，网格尺寸大于临界值，导致高频电流无法通过平面均匀回流，被迫沿网格线集中传导，阻抗达 50mΩ（10MHz 时），较目标值（≤10mΩ）高 4 倍；
线宽过细：网格线宽仅 0.5mm，10MHz 时趋肤效应导致有效导电截面积不足 0.05mm²，进一步增加高频阻抗；
过孔稀缺：网格与内层接地平面的连接过孔间距达 30mm，单过孔阻抗（10MHz 时约 8Ω）导致上下层电流流通受阻，形成 "悬浮网格"。
差模噪声传导：控制芯片 MOS 管开关产生的差模噪声（160kHz~16MHz）因接地网格阻抗高，无法通过回流路径抵消，沿电源线传导（实测 10MHz 时骚扰电压达 75dBμV，超标 7dB）；
共模噪声转化：稀疏网格导致接地平面电位不均匀（10MHz 时两点间电位差达 200mV），通过芯片与外壳间的寄生电容（约 5pF）转化为共模噪声，经 LISN 检出；
探针信号耦合：探针接触反馈信号（1MHz~5MHz）与电源线路并行布线，因接地网格隔离不足（耦合电容 10pF/m），信号噪声被耦合至电源，加剧传导骚扰。
以 "密网格低阻抗 + 全域电流分散" 为核心，通过网格参数计算与布局优化，实现 150kHz~30MHz 频段接地平面阻抗≤10mΩ，具体方案如下：
基于高频电流分布特性，确定优网格尺寸：
临界频率计算：接地网格大间距需满足 \(D \leq \lambda/20 = c/(20f)\)，针对高敏感频率 10MHz，计算得 \(D \leq 1.5m/20 = 15mm\)，实际设计取10mm×10mm（留 33% 余量）；
线宽优化：网格线宽从 0.5mm 增至 1.2mm，10MHz 时有效导电截面积达 0.14mm²，高频阻抗降至 8mΩ，满足设计目标；
网格拓扑：采用 "田字形" 全域连通网格（而非局部网格），确保芯片周边 5cm 范围内无网格断点，形成闭合电流路径。
提升上下层接地连续性，降低垂直阻抗：
过孔阵列设计：在 10mm×10mm 网格节点处设置 φ0.4mm 接地过孔，过孔密度达 1 个 /cm²（原方案 0.1 个 /cm²），单过孔阻抗降至 1Ω（10MHz 时），总并联阻抗≤0.1Ω；
过孔分布优化：芯片散热焊盘周边 3mm 范围内增设 4 个接地过孔（呈正方形分布），缩短开关噪声的接地路径（从原 15mm 降至 3mm）；
平面协同：顶层网格与内层完整接地平面通过过孔阵列全连接，形成 "立体接地网络"，30MHz 时立体阻抗较单层网格降低 60%。
实现噪声源与接地网格的就近耦合，加速噪声吸收：
芯片居中布局：控制芯片（TMC2209）放置于 10mm×10mm 网格的中心位置，电源引脚与网格线直接连接（距离≤1mm），开关噪声可通过 4 条网格线分散回流；
去耦电容嵌位：100nF 高频去耦电容直接跨接在芯片电源引脚与相邻网格节点间（引线长度≤2mm），利用网格低阻抗特性快速吸收开关噪声；
敏感信号隔离：探针接触反馈信号线（1MHz~5MHz）布设在两条平行网格线之间，形成 "接地屏蔽槽"，与电源线路的耦合电容从 10pF/m 降至 2pF/m。
接地网格优化需配合滤波、布线改进，形成 "源头吸收 - 路径分散 - 末端抑制" 的三级抑制体系：
栅极驱动优化：在 TMC2209 的 MOS 管栅极串联 15Ω 电阻，减缓开关速度（上升时间从 40ns 增至 80ns），10MHz 以上谐波幅度降低 18dB；
反馈信号滤波：探针接触反馈电路增加 RC 低通滤波（R=220Ω，C=220pF），截止频率 3.3MHz，抑制高频噪声耦合；
电源引脚处理：芯片电源引脚采用 "星形接地"，通过短路径（≤1mm）连接至接地网格，避免噪声在引脚间串扰。
分区网格密度差异化：芯片周边 2cm 范围采用 5mm×5mm 加密网格，外围采用 10mm×10mm 标准网格，平衡性能与布线空间；
电源平面分割：3.3V 模拟电源与 5V 数字电源采用接地网格隔离（间距≥2mm），避免数字噪声耦合至模拟电路；
线缆接口滤波：模块电源入口处增加 π 型滤波器（L=220μH 共模电感 + C=470nF X 电容），对 150kHz~30MHz 频段插入损耗≥35dB。
单点汇流设计：模块接地通过 2mm 宽铜带连接至设备主接地板，汇流点位于网格边缘（避免干扰集中），地环路面积≤3cm²；
屏蔽层连接：探针线缆屏蔽层通过 360° 压接环连接至接地网格，屏蔽层阻抗≤50mΩ，减少空间干扰耦合至信号线；
电源系统净化：测试机器人总电源端加装多级 EMI 滤波器（覆盖 150kHz~30MHz），为控制模块提供干净的供电环境。
接地阻抗测试：采用阻抗分析仪测量优化后接地网格，150kHz~30MHz 频段阻抗为 5~9mΩ（原方案 30~50mΩ），满足设计目标；
传导骚扰预测试：整改前在 3MHz、8MHz、25MHz 处超标（分别超 6dB、9dB、5dB），优化后各频段准峰值≤64dBμV，平均值≤51dBμV，满足限值要求；
标准合规测试：按 GB/T 19838-2005 附录 C 测试，150kHz~30MHz 全频段符合 A 类设备严苛级限值，1MHz~10MHz 关键频段留有 5dB 余量，探针接触信号精度波动≤±0.5mV。
网格参数管控：PCB 设计文件中标注网格间距（10±0.5mm）、线宽（1.2±0.1mm），生产时通过 AOI 自动检测，合格率要求 ；
过孔质量检测：采用 X 射线检测接地过孔焊锡填充率（≥95%），避免虚焊导致的阻抗升高；
在线传导测试：生产线新增 3MHz、8MHz 频段快速扫描（每块芯片测试时间≤5s），确保量产一致性。
发布时间：2026-01-12
