Τα παραδοσιακά εργαλεία εντοπισμού σφαλμάτων του PCB περιλαμβάνουν: παλμογράφο χρονικού τομέα, παλμογράφο TDR (αντανακλαστικό πεδίου χρόνου), λογικό αναλυτή και αναλυτή φάσματος συχνοτήτων και άλλο εξοπλισμό, αλλά αυτά τα μέσα δεν μπορούν να αντικατοπτρίσουν τις συνολικές πληροφορίες των δεδομένων της πλακέτας PCB. Αυτό το έγγραφο εισάγει τη μέθοδο απόκτησης πλήρων ηλεκτρομαγνητικών πληροφοριών του PCB με σύστημα EMSCAN και περιγράφει τον τρόπο χρήσης αυτών των πληροφοριών για τον σχεδιασμό και τον εντοπισμό σφαλμάτων.

Το EMSCAN παρέχει λειτουργίες σάρωσης φάσματος και χώρου. Τα αποτελέσματα της σάρωσης φάσματος μπορούν να μας δώσουν μια γενική ιδέα για το φάσμα που παράγεται από το EUT: πόσες συνιστώσες συχνότητας υπάρχουν και ποιο είναι το κατά προσέγγιση πλάτος κάθε συνιστώσας συχνότητας. Το αποτέλεσμα της χωρικής σάρωσης είναι ένας τοπογραφικός χάρτης με χρώμα που αντιπροσωπεύει πλάτος για ένα σημείο συχνότητας. Μπορούμε να δούμε τη δυναμική κατανομή ηλεκτρομαγνητικού πεδίου ενός συγκεκριμένου σημείου συχνότητας που δημιουργείται από το PCB σε πραγματικό χρόνο.

Η “πηγή παρεμβολής” μπορεί επίσης να εντοπιστεί χρησιμοποιώντας έναν αναλυτή φάσματος και έναν μόνο ανιχνευτή κοντινού πεδίου. Εδώ χρησιμοποιήστε τη μέθοδο “φωτιά” για να πραγματοποιήσετε μια μεταφορά, μπορείτε να συγκρίνετε τη δοκιμή μακρινού πεδίου (τυπική δοκιμή EMC) με την “ανίχνευση πυρκαγιάς”, εάν υπάρχει σημείο συχνότητας πέρα ​​από το όριο, θεωρείται ως “βρέθηκε φωτιά ”. Το παραδοσιακό σχήμα “Spectrum analyzer + single probe” χρησιμοποιείται γενικά από τους μηχανικούς της EMI για να εντοπίσουν από ποιο μέρος του πλαισίου διαφεύγει μια φλόγα. Όταν ανιχνεύεται φλόγα, η καταστολή EMI πραγματοποιείται γενικά με θωράκιση και φιλτράρισμα για να καλύψει τη φλόγα στο εσωτερικό του προϊόντος. Το EMSCAN μας επιτρέπει να ανιχνεύσουμε την πηγή μιας παρεμβολής, την “ανάφλεξη”, καθώς και τη “φωτιά”, η οποία είναι η πορεία διάδοσης της παρεμβολής. Όταν το EMSCAN χρησιμοποιείται για τον έλεγχο του προβλήματος EMI ολόκληρου του συστήματος, η διαδικασία ανίχνευσης από φλόγα σε φλόγα υιοθετείται γενικά. Για παράδειγμα, πρώτα σαρώστε το πλαίσιο ή το καλώδιο για να ελέγξετε από πού προέρχεται η παρεμβολή και, στη συνέχεια, εντοπίστε το εσωτερικό του προϊόντος, το οποίο PCB προκαλεί την παρεμβολή και, στη συνέχεια, εντοπίστε τη συσκευή ή την καλωδίωση.

Η γενική μέθοδος έχει ως εξής:

(1) Εντοπίστε γρήγορα πηγές ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών. Κοιτάξτε τη χωρική κατανομή του θεμελιώδους κύματος και βρείτε τη φυσική τοποθεσία με το μεγαλύτερο πλάτος στη χωρική κατανομή του θεμελιώδους κύματος. Για ευρυζωνικές παρεμβολές, καθορίστε μια συχνότητα στη μέση της ευρυζωνικής παρέμβασης (όπως ευρυζωνική παρέμβαση 60MhZ-80mhz, μπορούμε να καθορίσουμε 70MHz), ελέγξτε τη χωρική κατανομή αυτού του σημείου συχνότητας, βρείτε τη φυσική τοποθεσία με το μεγαλύτερο πλάτος.

(2) Καθορίστε τη θέση και δείτε τον χάρτη φάσματος της θέσης. Ελέγξτε ότι το πλάτος κάθε αρμονικού σημείου στη συγκεκριμένη θέση συμπίπτει με το συνολικό φάσμα. Εάν επικαλύπτονται, σημαίνει ότι η καθορισμένη τοποθεσία είναι το ισχυρότερο μέρος για να προκαλέσει αυτές τις διαταραχές. Για ευρυζωνικές παρεμβολές, ελέγξτε αν αυτή η θέση είναι η μέγιστη θέση ολόκληρης της ευρυζωνικής παρέμβασης.

(3) Σε πολλές περιπτώσεις, δεν παράγονται όλες οι αρμονικές στην ίδια θέση, μερικές φορές ακόμη και αρμονικές και περίεργες αρμονικές δημιουργούνται σε διαφορετικές θέσεις ή κάθε αρμονική συνιστώσα μπορεί να δημιουργηθεί σε διαφορετικές θέσεις. Σε αυτή την περίπτωση, μπορείτε να βρείτε την ισχυρότερη ακτινοβολία κοιτάζοντας τη χωρική κατανομή των σημείων συχνότητας που σας ενδιαφέρουν.

(4) Είναι αναμφίβολα το πιο αποτελεσματικό για την επίλυση προβλημάτων EMI/EMC λαμβάνοντας μέτρα στον τόπο με την ισχυρότερη ακτινοβολία.

Αυτή η μέθοδος ανίχνευσης EMI, η οποία μπορεί πραγματικά να εντοπίσει την “πηγή” και τη διαδρομή διάδοσης, επιτρέπει στους μηχανικούς να αντιμετωπίσουν προβλήματα EMI με το χαμηλότερο κόστος και το γρηγορότερο. Στην περίπτωση μιας συσκευής επικοινωνίας, όπου η ακτινοβολία ακτινοβολούνταν από ένα τηλεφωνικό καλώδιο, έγινε προφανές ότι η προσθήκη θωράκισης ή φιλτραρίσματος στο καλώδιο δεν ήταν εφικτή, αφήνοντας τους μηχανικούς αβοήθητους. Αφού χρησιμοποιήθηκε το EMSCAN για την εκτέλεση της παραπάνω παρακολούθησης και σάρωσης, δαπανήθηκαν λίγα γιουάν στην πλακέτα επεξεργαστή και εγκαταστάθηκαν αρκετοί πυκνωτές φίλτρου, οι οποίοι έλυσαν το πρόβλημα EMI που οι μηχανικοί δεν μπορούσαν να λύσουν πριν. Γρήγορος εντοπισμός θέσης σφάλματος κυκλώματος Εικόνα 5: Διάγραμμα φάσματος κανονικής πλακέτας και πλακέτας βλάβης.

Καθώς αυξάνεται η πολυπλοκότητα του PCB, αυξάνεται επίσης η δυσκολία και ο φόρτος εργασίας του εντοπισμού σφαλμάτων. Με παλμογράφο ή λογικό αναλυτή, μόνο μία ή περιορισμένος αριθμός γραμμών σήματος μπορεί να παρατηρηθεί κάθε φορά, ενώ στις μέρες μας μπορεί να υπάρχουν χιλιάδες γραμμές σήματος σε ένα PCB και οι μηχανικοί πρέπει να βασίζονται στην εμπειρία ή την τύχη για να βρουν το πρόβλημα. Εάν έχουμε τις “πλήρεις ηλεκτρομαγνητικές πληροφορίες” της κανονικής πλακέτας και την ελαττωματική πλακέτα, μπορούμε να βρούμε το μη φυσιολογικό φάσμα συχνοτήτων συγκρίνοντας τα δύο δεδομένα και στη συνέχεια να χρησιμοποιήσουμε την “τεχνολογία εντοπισμού πηγής παρεμβολής” για να μάθουμε τη θέση της ανώμαλης συχνότητας φάσμα, και στη συνέχεια μπορούμε να βρούμε γρήγορα τη θέση και την αιτία του σφάλματος. Στη συνέχεια, η θέση του “μη φυσιολογικού φάσματος” βρέθηκε στον χάρτη χωρικής κατανομής της πλάκας σφάλματος, όπως φαίνεται στο ΣΧ.6. Με αυτόν τον τρόπο, η θέση του σφάλματος εντοπίστηκε σε ένα πλέγμα (7.6mm × 7.6mm) και το πρόβλημα θα μπορούσε να διαγνωστεί γρήγορα. Εικόνα 6: Βρείτε τη θέση του “ανώμαλου φάσματος” στο χάρτη χωρικής κατανομής της πλάκας σφάλματος.

Σύνοψη αυτού του άρθρου

Η πλήρης ηλεκτρομαγνητική πληροφορία PCB, μπορεί να μας επιτρέψει να έχουμε μια πολύ διαισθητική κατανόηση ολόκληρου του PCB, όχι μόνο να βοηθήσουμε τους μηχανικούς να λύσουν προβλήματα EMI/EMC, αλλά και να βοηθήσουμε τους μηχανικούς να διορθώσουν το PCB και να βελτιώσουν συνεχώς την ποιότητα σχεδίασης του PCB. Το EMSCAN έχει επίσης πολλές εφαρμογές, όπως η βοήθεια μηχανικών να λύσουν προβλήματα ηλεκτρομαγνητικής ευαισθησίας.