Las herramientas tradicionales para depurar PCB incluyen: osciloscopio en el dominio del tiempo, osciloscopio TDR (reflectometría en el dominio del tiempo), analizador lógico y analizador de espectro en el dominio de la frecuencia y otros equipos, pero estos métodos no pueden dar un reflejo de la información general de la placa PCB. datos. La placa PCB también se llama placa de circuito impreso, placa de circuito impreso, placa de circuito impreso para abreviar, PCB (placa de circuito impreso) o PWB (placa de circuito impreso) para abreviar, utilizando una placa aislante como material base, cortada en un tamaño determinado y al menos adjunto Se utiliza un patrón conductor con orificios (como orificios para componentes, orificios de fijación, orificios metalizados, etc.) para reemplazar el chasis de los componentes electrónicos del dispositivo anterior y realizar la interconexión entre los componentes electrónicos. Debido a que esta placa se fabrica mediante impresión electrónica, se denomina placa de circuito “impreso”. No es exacto llamar “placa de circuito impreso” como “circuito impreso” porque no hay “componentes impresos” sino sólo cableado en la placa de circuito impreso.

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

El sistema de escaneo de compatibilidad electromagnética de Emscan utiliza una tecnología de antena de matriz patentada y tecnología de conmutación electrónica, que puede medir la corriente de la PCB a alta velocidad. La clave de Emscan es el uso de una antena de matriz patentada para medir la radiación de campo cercano de la PCB de trabajo colocada en el escáner. Este conjunto de antenas consta de 40 x 32 (1280) pequeñas sondas de campo H, que están integradas en una placa de circuito de 8 capas, y se agrega una capa protectora a la placa de circuito para colocar la PCB bajo prueba. Los resultados del escaneo del espectro pueden darnos una comprensión aproximada del espectro generado por el EUT: cuántos componentes de frecuencia hay y la magnitud aproximada de cada componente de frecuencia.

Escaneo de banda completa

El diseño de la placa PCB se basa en el diagrama esquemático del circuito para realizar las funciones requeridas por el diseñador del circuito. El diseño de la placa de circuito impreso se refiere principalmente al diseño del diseño, que debe considerar varios factores como el diseño de las conexiones externas, el diseño optimizado de los componentes electrónicos internos, el diseño optimizado de las conexiones metálicas y los orificios pasantes, la protección electromagnética y disipación de calor. Un excelente diseño de diseño puede ahorrar costos de producción y lograr un buen rendimiento del circuito y un buen rendimiento de disipación de calor. El diseño de diseño simple se puede realizar a mano, mientras que el diseño de diseño complejo debe realizarse con la ayuda de un diseño asistido por computadora.

Al realizar la función de escaneo de espectro / espacial, coloque la PCB de trabajo en el escáner. La PCB se divide en cuadrículas de 7.6 mm × 7.6 mm por la cuadrícula del escáner (cada cuadrícula contiene una sonda de campo H) y se ejecuta después de escanear la banda de frecuencia completa de cada sonda (el rango de frecuencia puede ser de 10 kHz a 3 GHz) , Emscan finalmente da dos imágenes, a saber, el espectrograma sintetizado (Figura 1) y el mapa espacial sintetizado (Figura 2).

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

Spectrum/spatial scanning obtains all the spectrum data of each probe in the entire scanning area. After performing a spectrum/spatial scan, you can get the electromagnetic radiation information of all frequencies at all spatial locations. You can imagine the spectrum/spatial scan data in Figure 1 and Figure 2 as a bunch of spatial scan data or a bunch of spectrum Scan the data. you can:

1. Vea el mapa de distribución espacial del punto de frecuencia especificado (una o más frecuencias) al igual que ver el resultado de la exploración espacial, como se muestra en la Figura 3.

2. Vea el espectrograma del punto de ubicación física especificado (una o más cuadrículas) como si estuviera viendo el resultado del escaneo del espectro.

Los diversos diagramas de distribución espacial en la Fig. 3 son los diagramas de abdomen espacial de los puntos de frecuencia vistos a través de puntos de frecuencia designados. Se obtiene especificando el punto de frecuencia con × en el espectrograma superior de la figura. Puede especificar un punto de frecuencia para ver la distribución espacial de cada punto de frecuencia, o puede especificar varios puntos de frecuencia, por ejemplo, especificar todos los puntos armónicos de 83M para ver el espectrograma total.

En el espectrograma de la Figura 4, la parte gris es el espectrograma total y la parte azul es el espectrograma en la posición especificada. Especificando la ubicación física en la PCB con ×, comparando el espectrograma (azul) y el espectrograma total (gris) generado en esa posición, se encuentra la ubicación de la fuente de interferencia. Puede verse en la Figura 4 que este método puede encontrar rápidamente la ubicación de la fuente de interferencia tanto para la interferencia de banda ancha como para la interferencia de banda estrecha.

Localice rápidamente la fuente de interferencia electromagnética

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

A spectrum analyzer is an instrument for studying the spectrum structure of electrical signals. It is used to measure signal distortion, modulation, spectral purity, frequency stability, and intermodulation distortion. It can be used to measure certain circuit systems such as amplifiers and filters. Parameter is a multi-purpose electronic measuring instrument. It can also be called frequency domain oscilloscope, tracking oscilloscope, analysis oscilloscope, harmonic analyzer, frequency characteristic analyzer or Fourier analyzer. Modern spectrum analyzers can display analysis results in analog or digital ways, and can analyze electrical signals in all radio frequency bands from very low frequency to sub-millimeter wave bands below 1 Hz.

El uso de un analizador de espectro y una única sonda de campo cercano también puede localizar “fuentes de interferencia”. Aquí utilizamos el método de “extinguir el fuego” como metáfora. La prueba de campo lejano (prueba estándar EMC) se puede comparar con “detección de fuego”. Si un punto de frecuencia excede el valor límite, se considera que “se ha encontrado un incendio”. Los ingenieros de EMI utilizan generalmente la solución tradicional “analizador de espectro + sonda única” para detectar “de qué parte del chasis está saliendo la llama”. Después de que se detecta la llama, el método general de supresión de EMI es utilizar blindaje y filtrado. La “llama” está cubierta dentro del producto. Emscan nos permite detectar la fuente de la fuente de interferencia, “fuego”, pero también ver el “fuego”, es decir, la forma en que se propaga la fuente de interferencia.

Se puede ver claramente que usando “información electromagnética completa”, es muy conveniente ubicar las fuentes de interferencia electromagnética, no solo puede resolver el problema de la interferencia electromagnética de banda estrecha, sino que también es efectivo para la interferencia electromagnética de banda ancha.

El método general es el siguiente:

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

(1) Verifique la distribución espacial de la onda fundamental y encuentre la posición física con la mayor amplitud en el mapa de distribución espacial de la onda fundamental. Para la interferencia de banda ancha, especifique una frecuencia en el medio de la interferencia de banda ancha (por ejemplo, una interferencia de banda ancha de 60MHz-80MHz, podemos especificar 70MHz), verifique la distribución espacial del punto de frecuencia y encuentre la ubicación física con la mayor amplitud.

(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) In many cases, not all harmonics are generated at one location. Sometimes even harmonics and odd harmonics are generated at different locations, or each harmonic component may be generated at different locations. In this case, you can find the location with the strongest radiation by looking at the spatial distribution of the frequency points you care about.

(4) Tomar medidas en los lugares con mayor radiación es sin duda la solución más eficaz a los problemas de EMI / EMC.

Este tipo de método de investigación de EMI que realmente puede rastrear la “fuente” y la ruta de propagación permite a los ingenieros eliminar los problemas de EMI al menor costo y a la velocidad más rápida. En un caso de medición real de un dispositivo de comunicación, la interferencia radiada se irradió desde el cable de la línea telefónica. Después de usar EMSCAN para llevar a cabo el rastreo y el escaneo mencionados anteriormente, finalmente se instalaron algunos condensadores de filtro más en la placa del procesador, lo que resolvió el problema de EMI que el ingeniero no pudo resolver.

Quickly locate the circuit fault location

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

Con el aumento de la complejidad de los PCB, también aumentan la dificultad y la carga de trabajo de la depuración. Con un osciloscopio o analizador lógico, solo se puede observar una o un número limitado de líneas de señal al mismo tiempo. Sin embargo, puede haber miles de líneas de señal en la PCB. Los ingenieros solo pueden encontrar el problema por experiencia o por suerte. El problema.

Si tenemos la “información electromagnética completa” de la placa normal y la placa defectuosa, podemos comparar los datos de los dos para encontrar el espectro de frecuencia anormal, y luego usar la “tecnología de ubicación de la fuente de interferencia” para averiguar la ubicación del espectro de frecuencia anormal. Encuentre la ubicación y la causa de la falla.

La Figura 5 muestra el espectro de frecuencia de la placa normal y la placa defectuosa. A través de la comparación, es fácil encontrar que hay una interferencia de banda ancha anormal en la placa defectuosa.

Luego busque la ubicación donde se genera este “espectro de frecuencia anormal” en el mapa de distribución espacial de la placa defectuosa, como se muestra en la Figura 6. De esta manera, la ubicación de la falla se ubica en una cuadrícula (7.6 mm × 7.6 mm), y el problema puede ser muy serio. Pronto se hará el diagnóstico.

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

Casos de aplicación para evaluar la calidad del diseño de PCB

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

(1) Diseño en cascada razonable

Especialmente la disposición del plano de tierra y el plano de potencia, y el diseño de la capa donde se ubican las líneas de señal sensibles y las líneas de señal que generan mucha radiación. También están la división del plano de tierra y el plano de potencia, y el enrutamiento de las líneas de señal a través del área dividida.

(2) Mantenga la impedancia de la línea de señal lo más continua posible

La menor cantidad de vías posibles; el menor número posible de trazos en ángulo recto; y el área de retorno de corriente lo más pequeña posible, puede producir menos armónicos y menor intensidad de radiación.

(3) Buen filtro de potencia

El tipo de condensador de filtro, el valor de capacitancia, la cantidad y la posición de colocación razonables, así como una disposición razonable en capas del plano de tierra y el plano de potencia, pueden garantizar que la interferencia electromagnética se controle en el área más pequeña posible.

(4) Intente garantizar la integridad del plano de tierra

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

La menor cantidad de vías posibles; razonable a través del espacio de seguridad; diseño de dispositivo razonable; razonable mediante un arreglo para garantizar la integridad del plano de tierra en la mayor medida posible. Por el contrario, las vías densas y demasiado grandes a través del espaciado de seguridad, o el diseño del dispositivo irrazonable, afectarán seriamente la integridad del plano de tierra y el plano de potencia, lo que resultará en una gran cantidad de diafonía inductiva, radiación de modo común y provocará el circuito Más sensible a las interferencias externas.

(5) Encuentre un compromiso entre la integridad de la señal y la compatibilidad electromagnética

Con la premisa de asegurar el funcionamiento normal del equipo, incrementar el tiempo de flanco ascendente y descendente de la señal tanto como sea posible para reducir la amplitud y el número de armónicos de la radiación electromagnética generada por la señal. Por ejemplo, debe seleccionar una resistencia de amortiguación adecuada, un método de filtrado adecuado, etc.

En el pasado, el uso de la información completa del campo electromagnético generada por la PCB puede evaluar científicamente la calidad del diseño de la PCB. Utilizando la información electromagnética completa de la PCB, la calidad de diseño de la PCB se puede evaluar a partir de los siguientes cuatro aspectos: 1. El número de puntos de frecuencia: el número de armónicos. 2. Interferencia transitoria: interferencia electromagnética inestable. 3. Intensidad de radiación: la magnitud de la interferencia electromagnética en cada punto de frecuencia. 4. Área de distribución: el tamaño del área de distribución de la interferencia electromagnética en cada punto de frecuencia en la PCB.

En el siguiente ejemplo, la placa A es una mejora de la placa B. Los diagramas esquemáticos de las dos placas y el diseño de los componentes principales son exactamente iguales. Los resultados del escaneo de espectro / espacial de las dos placas se muestran en la Figura 7:

En el espectrograma de la Figura 7, se puede ver que la calidad de la placa A es obviamente mejor que la de la placa B, porque:

1. El número de puntos de frecuencia de la placa A es obviamente menor que el de la placa B;

2. La amplitud de la mayoría de los puntos de frecuencia de la placa A es menor que la de la placa B;

3. La interferencia transitoria (puntos de frecuencia que no están marcados) de la placa A es menor que la de la placa B.

Cómo obtener y aplicar información electromagnética de PCB

Puede verse en el diagrama espacial que el área de distribución de interferencia electromagnética total de la placa A es mucho más pequeña que la de la placa B. Echemos un vistazo a la distribución de la interferencia electromagnética en un determinado punto de frecuencia. A juzgar por la distribución de la interferencia electromagnética en el punto de frecuencia de 462 MHz que se muestra en la Figura 8, la amplitud de la placa A es pequeña y el área es pequeña. El tablero B tiene una amplia gama y un área de distribución particularmente amplia.

Resumen de este articulo

La información electromagnética completa de la PCB nos permite tener una comprensión muy intuitiva de la PCB general, lo que no solo ayuda a los ingenieros a resolver problemas de EMI / EMC, sino que también ayuda a los ingenieros a depurar la PCB y mejorar continuamente la calidad de diseño de la PCB. De manera similar, hay muchas aplicaciones de EMSCAN, como ayudar a los ingenieros a resolver problemas de susceptibilidad electromagnética, etc.