De traditionelle værktøjer til fejlretning PCB omfatter: tidsdomæneoscilloskop, TDR (tidsdomænereflektometri) oscilloskop, logikanalysator og frekvensdomænespektrumanalysator og andet udstyr, men disse metoder kan ikke give en afspejling af PCB-kortets overordnede information. data. PCB-kort kaldes også printkort, printkort, printet printkort for korte, PCB (printed circuit board) eller PWB (printed wiring board) for kort, ved at bruge isoleringskort som basismateriale, skåret i en vis størrelse, og mindst vedhæftet Et ledende mønster med huller (såsom komponenthuller, fastgørelseshuller, metalliserede huller osv.) bruges til at erstatte chassiset på de elektroniske komponenter i den tidligere enhed og realisere sammenkoblingen mellem de elektroniske komponenter. Fordi dette kort er lavet ved hjælp af elektronisk udskrivning, kaldes det et “trykt” printkort. Det er ikke nøjagtigt at kalde “printet kredsløb” som “printet kredsløb”, fordi der ikke er nogen “printede komponenter”, men kun ledninger på printkortet.

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

Emscans elektromagnetiske kompatibilitetsscanningssystem bruger en patenteret array-antenneteknologi og elektronisk switching-teknologi, som kan måle strømmen af ​​PCB’et ved høj hastighed. Nøglen til Emscan er brugen af ​​en patenteret array-antenne til at måle nærfeltsstrålingen fra det arbejdende PCB placeret på scanneren. Dette antennearray består af 40 x 32 (1280) små H-feltsonder, som er indlejret i et 8-lags printkort, og et beskyttende lag er tilføjet printkortet for at placere printet under test. Resultaterne af spektrumscanning kan give os en grov forståelse af det spektrum, der genereres af EUT: hvor mange frekvenskomponenter der er, og den omtrentlige størrelse af hver frekvenskomponent.

Fuld båndscanning

Designet af printkortet er baseret på kredsløbsskemaet for at realisere de funktioner, der kræves af kredsløbsdesigneren. Designet af det trykte kredsløb refererer hovedsageligt til layoutdesignet, som skal tage højde for forskellige faktorer såsom layoutet af eksterne forbindelser, det optimerede layout af interne elektroniske komponenter, det optimerede layout af metalforbindelser og gennemgående huller, elektromagnetisk beskyttelse og varmeafledning. Fremragende layoutdesign kan spare produktionsomkostninger og opnå god kredsløbsydelse og varmeafledningsydelse. Enkelt layoutdesign kan realiseres i hånden, mens komplekst layoutdesign skal realiseres ved hjælp af computerstøttet design.

Når du udfører spektrum/rumlig scanningsfunktion, skal du placere arbejdsprintet på scanneren. PCB’et er opdelt i 7.6 mm×7.6 mm gitter af scannerens gitter (hvert gitter indeholder en H-feltsonde), og udføres efter scanning af det fulde frekvensbånd af hver sonde (frekvensområdet kan være fra 10kHz-3GHz) Emscan giver til sidst to billeder, nemlig det syntetiserede spektrogram (Figur 1) og det syntetiserede rumkort (Figur 2).

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

Spektrum/rumlig scanning opnår alle spektrumdata for hver sonde i hele scanningsområdet. Efter at have udført en spektrum/rumlig scanning kan du få information om elektromagnetisk stråling for alle frekvenser på alle rumlige steder. Du kan forestille dig spektrum/rumlige scanningsdata i figur 1 og figur 2 som en masse rumlige scanningsdata eller en masse spektrum Scan dataene. du kan:

1. Se det rumlige fordelingskort for det angivne frekvenspunkt (en eller flere frekvenser) ligesom at se det rumlige scanningsresultat, som vist i figur 3.

2. Se spektrogrammet for det angivne fysiske lokationspunkt (et eller flere gitter) ligesom at se spektrumscanningsresultatet.

De forskellige rumlige fordelingsdiagrammer i fig. 3 er de rumlige abdomendiagrammer af frekvenspunkterne set gennem udpegede frekvenspunkter. Det opnås ved at angive frekvenspunktet med × i det øverste spektrogram i figuren. Du kan angive et frekvenspunkt for at se den rumlige fordeling af hvert frekvenspunkt, eller du kan specificere flere frekvenspunkter, for eksempel angive alle harmoniske punkter for 83M for at se det samlede spektrogram.

I spektrogrammet i figur 4 er den grå del det samlede spektrogram, og den blå del er spektrogrammet på den specificerede position. Ved at specificere den fysiske placering på printkortet med ×, sammenligne spektrogrammet (blåt) og det samlede spektrogram (grå) genereret på denne position, findes placeringen af ​​interferenskilden. Det kan ses af figur 4, at denne metode hurtigt kan finde placeringen af ​​interferenskilden for både bredbåndsinterferens og smalbåndsinterferens.

Find hurtigt kilden til elektromagnetisk interferens

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

En spektrumanalysator er et instrument til at studere spektrumstrukturen af ​​elektriske signaler. Det bruges til at måle signalforvrængning, modulering, spektral renhed, frekvensstabilitet og intermodulationsforvrængning. Det kan bruges til at måle visse kredsløbssystemer såsom forstærkere og filtre. Parameter er et multifunktionelt elektronisk måleinstrument. Det kan også kaldes frekvensdomæneoscilloskop, sporingsoscilloskop, analyseoscilloskop, harmonisk analysator, frekvenskarakteristisk analysator eller Fourieranalysator. Moderne spektrumanalysatorer kan vise analyseresultater på analoge eller digitale måder og kan analysere elektriske signaler i alle radiofrekvensbånd fra meget lav frekvens til sub-millimeter bølgebånd under 1 Hz.

Brug af en spektrumanalysator og en enkelt nærfeltsonde kan også lokalisere “interferenskilder”. Her bruger vi metoden “brandslukning” som metafor. Fjernfelttesten (EMC standardtest) kan sammenlignes med “detektion af brand”. Hvis et frekvenspunkt overskrider grænseværdien, betragtes det som “en brand er fundet.” Den traditionelle “spektrumanalysator + enkelt probe”-løsning bruges generelt af EMI-ingeniører til at detektere “fra hvilken del af chassiset flammen kommer ud”. Efter at flammen er opdaget, er den generelle EMI-undertrykkelsesmetode at bruge afskærmning og filtrering. “Flame” er dækket inde i produktet. Emscan giver os mulighed for at detektere kilden til interferenskilden – “ild”, men også at se “ilden”, det vil sige måden, hvorpå interferenskilden spredes.

Det kan tydeligt ses, at ved at bruge “komplet elektromagnetisk information” er det meget praktisk at lokalisere elektromagnetiske interferenskilder, ikke kun kan løse problemet med smalbånds elektromagnetisk interferens, men også effektivt til bredbånds elektromagnetisk interferens.

Den generelle metode er som følger:

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

(1) Tjek grundbølgens rumlige fordeling, og find den fysiske position med den største amplitude på grundbølgens rumlige fordelingskort. For bredbåndsinterferens skal du angive en frekvens i midten af ​​bredbåndsinterferensen (for eksempel en 60MHz-80MHz bredbåndsinterferens, vi kan angive 70MHz), kontrollere den rumlige fordeling af frekvenspunktet og finde den fysiske placering med den største amplitude.

(2) Angiv placeringen og se på spektrogrammet for placeringen. Kontroller, om amplituden af ​​hvert harmonisk punkt i denne position falder sammen med det totale spektrogram. Hvis de overlapper, betyder det, at det udpegede sted er det stærkeste sted, der producerer disse interferenser. For bredbåndsinterferens skal du kontrollere, om placeringen er den maksimale placering af hele bredbåndsinterferensen.

(3) I mange tilfælde genereres ikke alle harmoniske på ét sted. Nogle gange genereres endda harmoniske og ulige harmoniske på forskellige steder, eller hver harmonisk komponent kan genereres på forskellige steder. I dette tilfælde kan du finde stedet med den stærkeste stråling ved at se på den rumlige fordeling af de frekvenspunkter, du holder af.

(4) At træffe foranstaltninger på steder med den stærkeste stråling er uden tvivl den mest effektive løsning på EMI/EMC-problemer.

Denne form for EMI-undersøgelsesmetode, der virkelig kan spore “kilden” og udbredelsesstien, giver ingeniører mulighed for at eliminere EMI-problemer til den laveste pris og hurtigste hastighed. I et faktisk måletilfælde af en kommunikationsenhed udstråles udstrålet interferens fra telefonlinjekablet. Efter at have brugt EMSCAN til at udføre ovennævnte sporing og scanning, blev der endelig installeret et par filterkondensatorer mere på processorkortet, hvilket løste EMI-problemet, som ingeniøren ikke kunne løse.

Find hurtigt kredsløbets fejlplacering

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

Med stigningen i PCB-kompleksiteten stiger vanskeligheden og arbejdsbyrden ved debugging også. Med et oscilloskop eller logisk analysator kan kun én eller et begrænset antal signallinjer observeres på samme tid. Der kan dog være tusindvis af signallinjer på printkortet. Ingeniører kan kun finde problemet ved erfaring eller held. Problemet.

Hvis vi har den “komplette elektromagnetiske information” af det normale kort og det defekte kort, kan vi sammenligne dataene for de to for at finde det unormale frekvensspektrum og derefter bruge “interferenskildeplaceringsteknologien” til at finde ud af placeringen af unormalt frekvensspektrum. Find placeringen og årsagen til fejlen.

Figur 5 viser frekvensspektret for det normale kort og det defekte kort. Gennem sammenligning er det let at konstatere, at der er en unormal bredbåndsinterferens på det defekte kort.

Find derefter stedet, hvor dette “unormale frekvensspektrum” genereres på det rumlige fordelingskort for det defekte kort, som vist i figur 6. På denne måde er fejlplaceringen placeret på et gitter (7.6 mm×7.6 mm), og problemet kan være meget alvorligt. Diagnosen stilles snart.

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

Ansøgningssager til evaluering af printkvalitet

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

(1) Rimeligt kaskadedesign

Især arrangementet af jordplanet og effektplanet, og designet af laget, hvor de følsomme signallinjer og signallinjer, der genererer meget stråling, er placeret. Der er også opdelingen af ​​jordplanet og kraftplanet, og routingen af ​​signallinjer på tværs af det opdelte område.

(2) Hold signalledningens impedans så kontinuerlig som muligt

Så få vias som muligt; så få retvinklede spor som muligt; og så lille som muligt strømreturareal, kan det producere færre harmoniske og lavere strålingsintensitet.

(3) Godt strømfilter

Rimelig filterkondensatortype, kapacitansværdi, mængde og placeringsposition samt et rimeligt lagdelt arrangement af jordplan og effektplan kan sikre, at elektromagnetisk interferens kontrolleres i det mindst mulige område.

(4) Prøv at sikre jordplanets integritet

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

Så få vias som muligt; rimelig via sikkerhedsafstand; rimelig enhedslayout; rimeligt via arrangement for at sikre jordplanets integritet i størst muligt omfang. Tværtimod vil tætte vias og for store via sikkerhedsafstande eller urimelig enhedslayout alvorligt påvirke integriteten af ​​jord- og strømplanet, hvilket resulterer i en stor mængde induktiv krydstale, common mode-stråling og vil forårsage kredsløbet Mere følsom over for ekstern interferens.

(5) Find et kompromis mellem signalintegritet og elektromagnetisk kompatibilitet

Ud fra den forudsætning at sikre udstyrets normale funktion skal du øge signalets stigende og faldende kanttid så meget som muligt for at reducere amplituden og antallet af harmoniske elektromagnetiske strålinger genereret af signalet. For eksempel skal du vælge en passende dæmpningsmodstand, en passende filtreringsmetode og så videre.

Tidligere kunne brugen af ​​den komplette elektromagnetiske feltinformation genereret af PCB’en videnskabeligt evaluere kvaliteten af ​​PCB-designet. Ved at bruge den komplette elektromagnetiske information fra printkortet kan designkvaliteten af ​​printet evalueres ud fra følgende fire aspekter: 1. Antallet af frekvenspunkter: antallet af harmoniske. 2. Transient interferens: ustabil elektromagnetisk interferens. 3. Strålingsintensitet: størrelsen af ​​elektromagnetisk interferens ved hvert frekvenspunkt. 4. Fordelingsområde: størrelsen af ​​fordelingsområdet for elektromagnetisk interferens ved hvert frekvenspunkt på printkortet.

I det følgende eksempel er A-brættet en forbedring af B-tavlen. De skematiske diagrammer af de to tavler og layoutet af hovedkomponenterne er nøjagtigt det samme. Resultaterne af spektrum/rumlig scanning af de to tavler er vist i figur 7:

Fra spektrogrammet i figur 7 kan det ses, at kvaliteten af ​​A-pladen naturligvis er bedre end B-pladens, fordi:

1. Antallet af frekvenspunkter for A-brættet er åbenbart mindre end B-tavlens;

2. Amplituden af ​​de fleste frekvenspunkter på A-kortet er mindre end B-kortets;

3. Den transiente interferens (frekvenspunkter, der ikke er markeret) på A-kortet er mindre end B-kortet.

Hvordan man opnår og anvender PCB elektromagnetisk information

Det kan ses fra rumdiagrammet, at A-pladens samlede elektromagnetiske interferensfordelingsområde er meget mindre end B-pladens. Lad os tage et kig på den elektromagnetiske interferensfordeling ved et bestemt frekvenspunkt. At dømme ud fra den elektromagnetiske interferensfordeling ved 462MHz-frekvenspunktet vist i figur 8, er amplituden af ​​A-pladen lille, og arealet er lille. B-tavlen har et stort sortiment og et særligt bredt distributionsområde.

Resume af denne artikel

Den komplette elektromagnetiske information af PCB’et giver os mulighed for at have en meget intuitiv forståelse af det overordnede PCB, som ikke kun hjælper ingeniører med at løse EMI/EMC-problemer, men også hjælper ingeniører med at fejlsøge PCB’et og løbende forbedre designkvaliteten af ​​PCB’et. På samme måde er der mange anvendelser af EMSCAN, såsom at hjælpe ingeniører med at løse problemer med elektromagnetisk følsomhed og så videre.