Les eines tradicionals de depuració PCB inclouen: oscil·loscopi del domini del temps, oscil·loscopi TDR (reflectometria del domini del temps), analitzador lògic i analitzador d’espectre del domini de freqüència i altres equips, però aquests mètodes no poden reflectir la informació general de la placa PCB. dades. La placa PCB també s’anomena placa de circuit imprès, placa de circuit imprès, placa de circuit imprès per a curt, PCB (placa de circuit imprès) o PWB (placa de cablejat imprès) per abreujar, utilitzant una placa aïllant com a material base, tallada en una mida determinada i Almenys connectat S’utilitza un patró conductor amb forats (com ara forats de components, forats de fixació, forats metal·litzats, etc.) per substituir el xassís dels components electrònics del dispositiu anterior i realitzar la interconnexió entre els components electrònics. Com que aquesta placa es fa amb impressió electrònica, s’anomena placa de circuit “imprès”. No és correcte anomenar “placa de circuit imprès” com a “circuit imprès” perquè no hi ha “components impresos”, sinó només cablejat a la placa de circuit imprès.

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

El sistema d’escaneig de compatibilitat electromagnètica Emscan utilitza una tecnologia d’antena de matriu patentada i una tecnologia de commutació electrònica, que pot mesurar el corrent de la PCB a alta velocitat. La clau d’Emscan és l’ús d’una antena de matriu patentada per mesurar la radiació de camp proper de la PCB de treball col·locada a l’escàner. Aquesta matriu d’antenes consta de petites sondes de camp H de 40 x 32 (1280), que estan incrustades en una placa de circuit de 8 capes, i s’afegeix una capa protectora a la placa de circuit per col·locar la PCB a prova. Els resultats de l’exploració de l’espectre ens poden donar una comprensió aproximada de l’espectre generat per l’EUT: quants components de freqüència hi ha i la magnitud aproximada de cada component de freqüència.

Escaneig de banda completa

El disseny de la placa PCB es basa en el diagrama esquemàtic del circuit per realitzar les funcions requerides pel dissenyador de circuits. El disseny de la placa de circuit imprès es refereix principalment al disseny de la disposició, que ha de tenir en compte diversos factors, com ara la disposició de les connexions externes, la disposició optimitzada dels components electrònics interns, la disposició optimitzada de connexions metàl·liques i forats, protecció electromagnètica i dissipació de calor. Un excel·lent disseny de disseny pot estalviar costos de producció i aconseguir un bon rendiment del circuit i un bon rendiment de dissipació de calor. El disseny de disseny simple es pot realitzar a mà, mentre que el disseny de disseny complex s’ha de realitzar amb l’ajuda del disseny assistit per ordinador.

Quan realitzeu la funció d’escaneig d’espectre/espacial, col·loqueu la PCB de treball a l’escàner. El PCB es divideix en quadrícules de 7.6 mm × 7.6 mm per la quadrícula de l’escàner (cada quadrícula conté una sonda de camp H) i s’executa Després d’escanejar la banda de freqüència completa de cada sonda (el rang de freqüències pot ser de 10 kHz a 3 GHz) , Emscan ofereix finalment dues imatges, és a dir, l’espectrograma sintetitzat (figura 1) i el mapa espacial sintetitzat (figura 2).

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

L’exploració espectre/espacial obté totes les dades d’espectre de cada sonda a tota l’àrea d’escaneig. Després de realitzar una exploració d’espectre/espacial, podeu obtenir la informació de radiació electromagnètica de totes les freqüències en totes les ubicacions espacials. Podeu imaginar les dades d’exploració espacial/espectre de la figura 1 i la figura 2 com un munt de dades d’exploració espacial o un munt de dades d’escaneig d’espectre. tu pots:

1. Visualitzeu el mapa de distribució espacial del punt de freqüència especificat (una o més freqüències) de la mateixa manera que visualitzeu el resultat de l’exploració espacial, tal com es mostra a la figura 3.

2. Visualitzeu l’espectrograma del punt d’ubicació física especificat (una o més graelles) de la mateixa manera que visualitzeu el resultat de l’exploració de l’espectre.

Els diversos diagrames de distribució espacial de la figura 3 són els diagrames de l’abdomen espacial dels punts de freqüència vists a través dels punts de freqüència designats. S’obté especificant el punt de freqüència amb × a l’espectrograma superior de la figura. Podeu especificar un punt de freqüència per veure la distribució espacial de cada punt de freqüència, o podeu especificar diversos punts de freqüència, per exemple, especificar tots els punts harmònics de 83M per veure l’espectrograma total.

A l’espectrograma de la figura 4, la part grisa és l’espectrograma total i la part blava és l’espectrograma a la posició especificada. Especificant la ubicació física del PCB amb ×, comparant l’espectrograma (blau) i l’espectrograma total (gris) generat en aquesta posició, es troba la ubicació de la font d’interferència. Es pot veure a la figura 4 que aquest mètode pot trobar ràpidament la ubicació de la font d’interferència tant per a interferències de banda ampla com per a interferències de banda estreta.

Localitzeu ràpidament la font d’interferències electromagnètiques

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

Un analitzador d’espectre és un instrument per estudiar l’estructura de l’espectre de senyals elèctrics. S’utilitza per mesurar la distorsió del senyal, la modulació, la puresa espectral, l’estabilitat de la freqüència i la distorsió d’intermodulació. Es pot utilitzar per mesurar certs sistemes de circuits com ara amplificadors i filtres. El paràmetre és un instrument de mesura electrònic polivalent. També es pot anomenar oscil·loscopi de domini de freqüència, oscil·loscopi de seguiment, oscil·loscopi d’anàlisi, analitzador d’harmònics, analitzador de característiques de freqüència o analitzador de Fourier. Els analitzadors d’espectre moderns poden mostrar els resultats de l’anàlisi de manera analògica o digital i poden analitzar senyals elèctrics en totes les bandes de radiofreqüència des de molt baixa freqüència fins a bandes d’ones submilimètriques per sota d’1 Hz.

L’ús d’un analitzador d’espectre i una única sonda de camp proper també pot localitzar “fonts d’interferència”. Aquí fem servir el mètode d'”extinció del foc” com a metàfora. La prova de camp llunyà (prova estàndard EMC) es pot comparar amb la “detecció d’incendis”. Si un punt de freqüència supera el valor límit, es considera que “s’ha trobat un incendi”. La solució tradicional “analitzador d’espectre + sonda única” la fan servir generalment els enginyers EMI per detectar “de quina part del xassís surt la flama”. Després de detectar la flama, el mètode general de supressió d’EMI és utilitzar blindatge i filtratge. La “flama” està coberta dins del producte. Emscan ens permet detectar l’origen de la font d’interferència-“foc”, però també veure el “foc”, és a dir, la manera com es propaga la font d’interferència.

Es pot veure clarament que utilitzant “informació electromagnètica completa”, és molt convenient localitzar fonts d’interferència electromagnètica, no només pot resoldre el problema de la interferència electromagnètica de banda estreta, sinó també eficaç per a la interferència electromagnètica de banda ampla.

El mètode general és el següent:

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

(1) Comproveu la distribució espacial de l’ona fonamental i trobeu la posició física amb la major amplitud al mapa de distribució espacial de l’ona fonamental. Per a la interferència de banda ampla, especifiqueu una freqüència al mig de la interferència de banda ampla (per exemple, una interferència de banda ampla de 60MHz-80MHz, podem especificar 70MHz), comproveu la distribució espacial del punt de freqüència i trobeu la ubicació física amb la major amplitud.

(2) Especifiqueu la ubicació i mireu l’espectrograma de la ubicació. Comproveu si l’amplitud de cada punt harmònic en aquesta posició coincideix amb l’espectrograma total. Si es superposen, vol dir que la ubicació designada és el lloc més fort que produeix aquestes interferències. Per a interferències de banda ampla, comproveu si la ubicació és la màxima ubicació de tota la interferència de banda ampla.

(3) En molts casos, no tots els harmònics es generen en un mateix lloc. De vegades, els harmònics parells i els senars es generen en diferents llocs, o cada component harmònic es pot generar en diferents llocs. En aquest cas, podeu trobar la ubicació amb la radiació més forta observant la distribució espacial dels punts de freqüència que us importen.

(4) Prendre mesures als llocs amb la radiació més forta és, sens dubte, la solució més eficaç als problemes d’EMI/EMC.

Aquest tipus de mètode d’investigació EMI que realment pot rastrejar la “font” i el camí de propagació permet als enginyers eliminar problemes d’EMI al menor cost i a la velocitat més ràpida. En un cas de mesura real d’un dispositiu de comunicació, la interferència radiada va irradiar des del cable de la línia telefònica. Després d’utilitzar EMSCAN per dur a terme el seguiment i l’escaneig esmentats, finalment es van instal·lar uns quants condensadors de filtre més a la placa del processador, cosa que va resoldre el problema d’EMI que l’enginyer no va poder resoldre.

Localitzeu ràpidament la ubicació de la fallada del circuit

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

Amb l’augment de la complexitat del PCB, la dificultat i la càrrega de treball de la depuració també augmenten. Amb un oscil·loscopi o analitzador lògic, només es pot observar una o un nombre limitat de línies de senyal alhora. Tanmateix, pot haver-hi milers de línies de senyal al PCB. Els enginyers només poden trobar el problema per experiència o sort. El problema.

Si tenim la “informació electromagnètica completa” del tauler normal i el tauler defectuós, podem comparar les dades dels dos per trobar l’espectre de freqüència anormal i, a continuació, utilitzar la “tecnologia d’ubicació de la font d’interferències” per esbrinar la ubicació del espectre de freqüència anormal. Trobeu la ubicació i la causa de la fallada.

La figura 5 mostra l’espectre de freqüència de la placa normal i la placa defectuosa. Mitjançant la comparació, és fàcil trobar que hi ha una interferència de banda ampla anormal a la placa defectuosa.

A continuació, trobeu la ubicació on es genera aquest “espectre de freqüència anormal” al mapa de distribució espacial del tauler defectuós, tal com es mostra a la figura 6. D’aquesta manera, la ubicació de la falla es troba en una graella (7.6 mm × 7.6 mm) i el problema pot ser molt greu. El diagnòstic es farà aviat.

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

Casos d’aplicació per avaluar la qualitat del disseny de PCB

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

(1) Disseny raonable en cascada

Especialment la disposició del pla de terra i el pla de potència, i el disseny de la capa on es troben les línies de senyal sensibles i les línies de senyal que generen molta radiació. També hi ha la divisió del pla de terra i el pla de potència, i l’encaminament de les línies de senyal a través de l’àrea dividida.

(2) Mantingueu la impedància de la línia de senyal el més contínua possible

El mínim de vies possibles; el mínim possible de traces en angle recte; i l’àrea de retorn de corrent tan petita com sigui possible, pot produir menys harmònics i menor intensitat de radiació.

(3) Bon filtre de potència

El tipus de condensador de filtre raonable, el valor de la capacitat, la quantitat i la posició de col·locació, així com una disposició raonable en capes del pla de terra i el pla de potència, poden garantir que la interferència electromagnètica es controli a l’àrea més petita possible.

(4) Intenta assegurar la integritat del pla de terra

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

El mínim de vies possibles; raonable mitjançant l’espaiat de seguretat; disseny raonable del dispositiu; raonable mitjançant una disposició per garantir la integritat del pla de terra en la màxima mesura. Per contra, les vies denses i massa grans mitjançant l’espaiat de seguretat, o la disposició del dispositiu no raonable, afectaran seriosament la integritat del pla de terra i el pla de potència, donant lloc a una gran quantitat de diafonia inductiva, radiació en mode comú i provocarà el circuit Més sensible a les interferències externes.

(5) Trobeu un compromís entre la integritat del senyal i la compatibilitat electromagnètica

Amb la premissa d’assegurar el funcionament normal de l’equip, augmenteu el temps de pujada i baixada del senyal tant com sigui possible per reduir l’amplitud i el nombre d’harmònics de la radiació electromagnètica generada pel senyal. Per exemple, heu de seleccionar una resistència d’amortiment adequada, un mètode de filtrat adequat, etc.

En el passat, l’ús de la informació completa del camp electromagnètic generada pel PCB pot avaluar científicament la qualitat del disseny del PCB. Utilitzant la informació electromagnètica completa del PCB, la qualitat del disseny del PCB es pot avaluar des dels quatre aspectes següents: 1. El nombre de punts de freqüència: el nombre d’harmònics. 2. Interferència transitòria: interferència electromagnètica inestable. 3. Intensitat de la radiació: la magnitud de la interferència electromagnètica en cada punt de freqüència. 4. Àrea de distribució: la mida de l’àrea de distribució d’interferències electromagnètiques a cada punt de freqüència de la PCB.

A l’exemple següent, el tauler A és una millora del tauler B. Els diagrames esquemàtics de les dues plaques i la disposició dels components principals són exactament els mateixos. Els resultats de l’exploració espectre/espacial de les dues plaques es mostren a la figura 7:

A partir de l’espectrograma de la figura 7, es pot veure que la qualitat de la placa A és òbviament millor que la de la placa B, perquè:

1. El nombre de punts de freqüència del tauler A és òbviament menor que el del tauler B;

2. L’amplitud de la majoria dels punts de freqüència de la placa A és menor que la de la placa B;

3. La interferència transitòria (punts de freqüència que no estan marcats) de la placa A és menor que la de la placa B.

Com obtenir i aplicar informació electromagnètica de PCB

Des del diagrama espacial es pot veure que l’àrea total de distribució d’interferències electromagnètiques de la placa A és molt més petita que la de la placa B. Fem una ullada a la distribució d’interferències electromagnètiques en un punt de freqüència determinat. A jutjar per la distribució d’interferències electromagnètiques al punt de freqüència de 462 MHz que es mostra a la figura 8, l’amplitud de la placa A és petita i l’àrea és petita. El tauler B té una àmplia gamma i una àrea de distribució especialment àmplia.

Resum d’aquest article

La informació electromagnètica completa de la PCB ens permet tenir una comprensió molt intuïtiva de la PCB global, que no només ajuda els enginyers a resoldre problemes EMI/EMC, sinó que també ajuda els enginyers a depurar la PCB i millorar contínuament la qualitat del disseny de la PCB. De la mateixa manera, hi ha moltes aplicacions d’EMSCAN, com ara ajudar els enginyers a resoldre problemes de susceptibilitat electromagnètica, etc.