Tradicionalni alati za otklanjanje grešaka PCB uključuju: osciloskop u vremenskom domenu, TDR (time domain reflektometrija) osciloskop, logički analizator i analizator spektra frekvencijskog domena i drugu opremu, ali ove metode ne mogu dati odraz ukupnih informacija o PCB ploči. podaci. PCB ploča se još naziva i štampana ploča, štampana ploča, skraćeno štampana ploča, skraćeno PCB (štampana ploča) ili PWB (štampana ploča za ožičenje), koristeći izolacionu ploču kao osnovni materijal, izrezanu na određenu veličinu, i najmanje pričvršćen Provodni uzorak sa rupama (kao što su rupe za komponente, rupe za pričvršćivanje, metalizirane rupe, itd.) se koristi za zamjenu šasije elektronskih komponenti prethodnog uređaja i ostvarivanje međusobne veze između elektronskih komponenti. Budući da je ova ploča napravljena pomoću elektronske štampe, naziva se “štampana” ploča. Nije tačno nazvati “štampana ploča” kao “štampana kola” jer nema “štampanih komponenti”, već samo ožičenje na štampanoj ploči.

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Emscan sistem za skeniranje elektromagnetne kompatibilnosti koristi patentiranu tehnologiju antenskog niza i tehnologiju elektronske komutacije, koja može mjeriti struju PCB-a velikom brzinom. Ključ za Emscan je upotreba patentiranog niza antena za mjerenje zračenja bliskog polja radnog PCB-a postavljenog na skener. Ovaj antenski niz sastoji se od 40 x 32 (1280) malih sondi H-polja, koje su ugrađene u 8-slojnu ploču, a zaštitni sloj je dodat na ploču kako bi se PCB testirao. Rezultati skeniranja spektra mogu nam dati grubo razumijevanje spektra koji generiše EUT: koliko frekvencijskih komponenti postoji i približnu veličinu svake frekvencijske komponente.

Kompletno skeniranje opsega

Dizajn PCB ploče temelji se na šematskom dijagramu kola za realizaciju funkcija koje zahtijeva dizajner kola. Dizajn štampane ploče se uglavnom odnosi na dizajn rasporeda, koji treba da uzme u obzir različite faktore kao što su raspored eksternih priključaka, optimizovan raspored unutrašnjih elektronskih komponenti, optimizovan raspored metalnih veza i prolaznih rupa, elektromagnetna zaštita i rasipanje toplote. Odličan dizajn rasporeda može uštedjeti troškove proizvodnje i postići dobre performanse kola i performanse odvođenja topline. Jednostavan dizajn izgleda može se realizovati ručno, dok je složen dizajn potrebno realizovati uz pomoć kompjuterskog dizajna.

Kada izvodite funkciju spektralnog/prostornog skeniranja, postavite radnu PCB na skener. PCB je podijeljen na rešetke 7.6 mm×7.6 mm pomoću mreže skenera (svaka mreža sadrži sondu H-polja) i izvrši se nakon skeniranja cijelog frekventnog opsega svake sonde (frekvencijski raspon može biti od 10 kHz-3GHz) , Emscan konačno daje dvije slike, odnosno sintetizirani spektrogram (slika 1) i sintetiziranu mapu prostora (slika 2).

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Spektarno/prostorno skeniranje dobija sve podatke spektra svake sonde u cijelom području skeniranja. Nakon izvođenja spektra/prostornog skeniranja, možete dobiti informacije o elektromagnetnom zračenju svih frekvencija na svim prostornim lokacijama. Možete zamisliti podatke spektra/prostornog skeniranja na slici 1 i slici 2 kao hrpu podataka prostornog skeniranja ili hrpu podataka skeniranja spektra. možeš:

1. Pregledajte mapu prostorne distribucije određene frekvencijske tačke (jedne ili više frekvencija) baš kao što vidite rezultat prostornog skeniranja, kao što je prikazano na slici 3.

2. Pregledajte spektrogram određene tačke fizičke lokacije (jedne ili više mreža) baš kao da gledate rezultat skeniranja spektra.

Različiti dijagrami prostorne distribucije na slici 3 su dijagrami prostornog abdomena frekvencijskih tačaka posmatranih kroz određene frekvencijske tačke. Dobiva se specificiranjem frekvencijske tačke sa × u najgornjem spektrogramu na slici. Možete odrediti frekvencijsku tačku da vidite prostornu distribuciju svake frekvencijske tačke, ili možete specificirati više frekvencijskih tačaka, na primjer, specificirati sve harmonijske tačke 83M da vidite ukupni spektrogram.

U spektrogramu na slici 4, sivi dio je ukupni spektrogram, a plavi dio je spektrogram na navedenoj poziciji. Određivanjem fizičke lokacije na PCB-u sa ×, poređenjem spektrograma (plavo) i ukupnog spektrograma (sivo) generiranog na toj poziciji, nalazi se lokacija izvora smetnji. Na slici 4 se može vidjeti da ova metoda može brzo pronaći lokaciju izvora smetnji i za širokopojasne i za uskopojasne smetnje.

Brzo locirajte izvor elektromagnetnih smetnji

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Analizator spektra je instrument za proučavanje strukture spektra električnih signala. Koristi se za mjerenje izobličenja signala, modulacije, spektralne čistoće, stabilnosti frekvencije i intermodulacione distorzije. Može se koristiti za mjerenje određenih sistema kola kao što su pojačala i filteri. Parametar je višenamjenski elektronski mjerni instrument. Može se nazvati i osciloskopom u frekvencijskom domenu, osciloskopom za praćenje, osciloskopom za analizu, harmonijskim analizatorom, analizatorom frekvencijskih karakteristika ili Fourierovim analizatorom. Moderni analizatori spektra mogu prikazati rezultate analize na analogne ili digitalne načine i mogu analizirati električne signale u svim radiofrekventnim opsezima od vrlo niskih frekvencija do submilimetarskih talasnih opsega ispod 1 Hz.

Korištenjem analizatora spektra i jedne sonde bliskog polja također se mogu locirati “izvori smetnji”. Ovdje koristimo metodu “gašenja požara” kao metaforu. Test dalekog polja (EMC standardni test) može se uporediti sa „detekcijom vatre“. Ako tačka frekvencije prelazi graničnu vrijednost, smatra se da je „pronađen požar“. Tradicionalno rješenje “analizator spektra + jedna sonda” općenito koriste EMI inženjeri da otkriju “iz kojeg dijela šasije izlazi plamen”. Nakon što je plamen otkriven, opća metoda suzbijanja EMI-ja je korištenje zaštite i filtriranja. „Plamen“ je prekriven unutar proizvoda. Emscan nam omogućava da otkrijemo izvor izvora smetnji – „požar“, ali i da vidimo „vatru“, odnosno način na koji se izvor smetnji širi.

Jasno se može vidjeti da je korištenjem “potpunih elektromagnetnih informacija” vrlo zgodno locirati izvore elektromagnetnih smetnji, ne samo da može riješiti problem uskopojasnih elektromagnetnih smetnji, već je efikasan i za širokopojasne elektromagnetne smetnje.

Opća metoda je sljedeća:

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

(1) Provjerite prostornu distribuciju osnovnog vala i pronađite fizički položaj s najvećom amplitudom na karti prostorne distribucije osnovnog vala. Za širokopojasne smetnje navedite frekvenciju u sredini širokopojasne smetnje (na primjer, 60MHz-80MHz širokopojasne smetnje, možemo odrediti 70MHz), provjerite prostornu distribuciju frekvencijske tačke i pronađite fizičku lokaciju s najvećom amplitudom.

(2) Specify the location and look at the spectrogram of the location. Check whether the amplitude of each harmonic point at this position coincides with the total spectrogram. If they overlap, it means that the designated location is the strongest place that produces these interferences. For broadband interference, check whether the location is the maximum location of the entire broadband interference.

(3) U mnogim slučajevima, svi harmonici se ne generiraju na jednoj lokaciji. Ponekad se parni i neparni harmonici generiraju na različitim lokacijama, ili se svaka harmonička komponenta može generirati na različitim lokacijama. U ovom slučaju možete pronaći lokaciju s najjačim zračenjem gledajući prostornu distribuciju frekvencijskih tačaka do kojih vam je stalo.

(4) Poduzimanje mjera na mjestima s najjačim zračenjem je nesumnjivo najefikasnije rješenje EMI/EMC problema.

Ova vrsta metode istraživanja EMI koja zaista može pratiti “izvor” i putanju širenja omogućava inženjerima da eliminišu probleme EMI uz najnižu cijenu i najveću brzinu. U stvarnom mjernom slučaju komunikacijskog uređaja, zračene smetnje zrače iz kabla telefonske linije. Nakon korištenja EMSCAN-a za izvođenje gore navedenog praćenja i skeniranja, na procesorskoj ploči je konačno instalirano još nekoliko filterskih kondenzatora, čime je riješen EMI problem koji inženjer nije mogao riješiti.

Quickly locate the circuit fault location

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Sa povećanjem složenosti PCB-a, povećavaju se i poteškoće i radno opterećenje otklanjanja grešaka. Sa osciloskopom ili logičkim analizatorom, može se istovremeno posmatrati samo jedna ili ograničen broj signalnih linija. Međutim, može postojati hiljade signalnih linija na PCB-u. Inženjeri mogu pronaći problem samo iskustvom ili srećom. Problem.

Ako imamo “kompletne elektromagnetske informacije” normalne ploče i neispravne ploče, možemo uporediti podatke ove dvije da bismo pronašli abnormalni frekvencijski spektar, a zatim upotrijebiti “tehnologiju lokacije izvora smetnji” da saznamo lokaciju abnormalni frekvencijski spektar. Pronađite lokaciju i uzrok kvara.

Slika 5 prikazuje frekvencijski spektar normalne i neispravne ploče. Kroz poređenje, lako je otkriti da postoji abnormalna širokopojasna smetnja na neispravnoj ploči.

Zatim pronađite lokaciju na kojoj se generiše ovaj „abnormalni frekventni spektar“ na mapi prostorne distribucije neispravne ploče, kao što je prikazano na slici 6. Na taj način se lokacija kvara nalazi na mreži (7.6 mm×7.6 mm), i problem može biti veoma ozbiljan. Dijagnoza će biti postavljena uskoro.

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Slučajevi aplikacija za procjenu kvaliteta dizajna PCB-a

A good PCB needs to be carefully designed by an engineer. The issues that need to be considered include:

(1) Razuman kaskadni dizajn

Naročito raspored zemaljske i strujne ravni, te dizajn sloja gdje se nalaze osjetljive signalne linije i signalne linije koje stvaraju mnogo zračenja. Tu je i podjela zemaljskog i power plana, te usmjeravanje signalnih vodova preko podijeljenog područja.

(2) Držite impedanciju signalne linije što je moguće kontinuiranijom

Što manje prolaza; što manje tragova pod pravim uglom; i što je manje moguće područje povrata struje, može proizvesti manje harmonika i niži intenzitet zračenja.

(3) Dobar filter snage

Razuman tip filter kondenzatora, vrijednost kapacitivnosti, količina i položaj postavljanja, kao i razuman slojeviti raspored uzemljenja i ravni napajanja, mogu osigurati da se elektromagnetne smetnje kontroliraju na najmanjoj mogućoj površini.

(4) Pokušajte osigurati integritet uzemljenja

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Što manje prolaza; razumno kroz sigurnosni razmak; razuman raspored uređaja; razumno kroz aranžman kako bi se u najvećoj mjeri osigurao integritet uzemljenja. Naprotiv, gusti i preveliki sigurnosni razmaci, ili nerazuman raspored uređaja, ozbiljno će utjecati na integritet zemaljske i strujne ravni, što će rezultirati velikom količinom induktivnog preslušavanja, uobičajenog zračenja i uzrokovat će sklop Više osjetljiv na vanjske smetnje.

(5) Pronađite kompromis između integriteta signala i elektromagnetne kompatibilnosti

Uz pretpostavku osiguravanja normalnog funkcionisanja opreme, povećajte vrijeme porasta i pada signala što je više moguće kako biste smanjili amplitudu i broj harmonika elektromagnetnog zračenja koje generira signal. Na primjer, trebate odabrati odgovarajući otpornik za prigušivanje, odgovarajuću metodu filtriranja i tako dalje.

U prošlosti, korištenje kompletnih informacija o elektromagnetnom polju koje je generirala PCB mogla je naučno ocijeniti kvalitet dizajna PCB-a. Koristeći potpune elektromagnetne informacije PCB-a, kvalitet dizajna PCB-a može se ocijeniti sa sljedeća četiri aspekta: 1. Broj frekvencijskih tačaka: broj harmonika. 2. Prolazne smetnje: nestabilne elektromagnetne smetnje. 3. Intenzitet zračenja: veličina elektromagnetnih smetnji u svakoj tački frekvencije. 4. Područje distribucije: veličina područja distribucije elektromagnetnih smetnji na svakoj frekvencijskoj tački na PCB-u.

U sljedećem primjeru, A ploča je poboljšanje ploče B. Šematski dijagrami dvije ploče i raspored glavnih komponenti su potpuno isti. Rezultati spektralnog/prostornog skeniranja dvije ploče prikazani su na slici 7:

Iz spektrograma na slici 7, može se vidjeti da je kvalitet A ploče očito bolji od B ploče, jer:

1. Broj frekvencijskih tačaka A ploče je očigledno manji od broja B ploče;

2. Amplituda većine frekvencijskih tačaka A ploče je manja od one na B ploče;

3. Tranzijentna interferencija (frekventne tačke koje nisu označene) A ploče je manja od one B ploče.

Kako dobiti i primijeniti PCB elektromagnetne informacije

Iz prostornog dijagrama se može vidjeti da je ukupna površina distribucije elektromagnetskih smetnji A ploče mnogo manja od one B ploče. Pogledajmo distribuciju elektromagnetnih smetnji u određenoj tački frekvencije. Sudeći po distribuciji elektromagnetnih smetnji na frekvencijskoj tački od 462MHz prikazanoj na slici 8, amplituda A ploče je mala, a površina mala. B ploča ima veliki raspon i posebno široko područje distribucije.

Sažetak ovog članka

Kompletne elektromagnetne informacije o PCB-u omogućavaju nam da imamo vrlo intuitivno razumijevanje cjelokupnog PCB-a, što ne samo da pomaže inženjerima da riješe EMI/EMC probleme, već i pomaže inženjerima da otklone greške na PCB-u i kontinuirano poboljšavaju kvalitet dizajna PCB-a. Slično, postoje mnoge primjene EMSCAN-a, kao što je pomoć inženjerima u rješavanju problema elektromagnetne osjetljivosti i tako dalje.