As ferramentas tradicionais para a depuración PCB inclúen: osciloscopio de dominio do tempo, osciloscopio TDR (reflectometría de dominio do tempo), analizador lóxico e analizador de espectro de dominio de frecuencia e outros equipos, pero estes métodos non poden reflectir a información global da placa PCB. datos. A placa PCB tamén se chama placa de circuíto impreso, placa de circuíto impreso, placa de circuíto impreso para abreviar, PCB (placa de circuíto impreso) ou PWB (placa de cableado impresa) para abreviar, utilizando placa illante como material base, cortada nun determinado tamaño e polo menos unido Un patrón condutor con buratos (como buratos de compoñentes, buratos de fixación, buratos metalizados, etc.) utilízase para substituír o chasis dos compoñentes electrónicos do dispositivo anterior e realizar a interconexión entre os compoñentes electrónicos. Debido a que esta placa está feita mediante impresión electrónica, chámase placa de circuíto “impresa”. Non é preciso chamar “circuíto impreso” como “circuíto impreso” porque non hai “compoñentes impresos”, senón só cableado na tarxeta de circuíto impreso.

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

O sistema de dixitalización de compatibilidade electromagnética Emscan utiliza unha tecnoloxía de antena matricial patentada e tecnoloxía de conmutación electrónica, que pode medir a corrente do PCB a alta velocidade. A clave de Emscan é o uso dunha antena matricial patentada para medir a radiación de campo próximo da PCB de traballo colocada no escáner. Esta matriz de antenas consta de pequenas sondas de campo H de 40 x 32 (1280), que están incrustadas nunha placa de circuíto de 8 capas, e engádese unha capa protectora á placa de circuíto para poñer a PCB en proba. Os resultados da exploración do espectro poden darnos unha comprensión aproximada do espectro xerado polo EUT: cantos compoñentes de frecuencia hai e a magnitude aproximada de cada compoñente de frecuencia.

Exploración de banda completa

O deseño da placa PCB baséase no diagrama esquemático do circuíto para realizar as funcións requiridas polo deseñador do circuíto. O deseño da placa de circuíto impreso refírese principalmente ao deseño do deseño, que debe ter en conta varios factores, como o deseño das conexións externas, o deseño optimizado dos compoñentes electrónicos internos, o deseño optimizado de conexións metálicas e orificios pasantes, protección electromagnética e disipación de calor. Un excelente deseño de deseño pode aforrar custos de produción e lograr un bo rendemento do circuíto e un rendemento de disipación de calor. O deseño de deseño sinxelo pódese realizar a man, mentres que o deseño de deseño complexo debe realizarse coa axuda do deseño asistido por ordenador.

Ao realizar a función de dixitalización de espectro/espacial, coloque a PCB de traballo no escáner. O PCB divídese en cuadrículas de 7.6 mm × 7.6 mm pola reixa do escáner (cada cuadrícula contén unha sonda de campo H) e execútase Despois de escanear a banda de frecuencia completa de cada sonda (o rango de frecuencia pode ser de 10 kHz-3 GHz) , Emscan dá finalmente dúas imaxes, a saber, o espectrograma sintetizado (Figura 1) e o mapa espacial sintetizado (Figura 2).

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

A exploración espectral/espacial obtén todos os datos do espectro de cada sonda en toda a área de exploración. Despois de realizar unha exploración espectral/espacial, pode obter a información de radiación electromagnética de todas as frecuencias en todas as localizacións espaciais. Podes imaxinar os datos de exploración espacial/espectro da Figura 1 e da Figura 2 como un grupo de datos de exploración espacial ou un grupo de datos de exploración espacial. podes:

1. Consulta o mapa de distribución espacial do punto de frecuencia especificado (unha ou máis frecuencias) igual que se visualiza o resultado da exploración espacial, como se mostra na Figura 3.

2. Vexa o espectrograma do punto de localización física especificado (unha ou máis cuadrículas) do mesmo xeito que se ve o resultado da exploración do espectro.

Os diversos diagramas de distribución espacial da figura 3 son os diagramas de abdome espacial dos puntos de frecuencia vistos a través dos puntos de frecuencia designados. Obtense especificando o punto de frecuencia con × no espectrograma superior da figura. Pode especificar un punto de frecuencia para ver a distribución espacial de cada punto de frecuencia, ou pode especificar varios puntos de frecuencia, por exemplo, especificar todos os puntos harmónicos de 83M para ver o espectrograma total.

No espectrograma da Figura 4, a parte gris é o espectrograma total e a parte azul é o espectrograma na posición especificada. Especificando a localización física no PCB con ×, comparando o espectrograma (azul) e o espectrograma total (gris) xerado nesa posición, atópase a localización da fonte de interferencia. Na figura 4 pódese ver que este método pode atopar rapidamente a localización da fonte de interferencia tanto para interferencias de banda ancha como para interferencias de banda estreita.

Localiza rapidamente a fonte de interferencia electromagnética

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

Un analizador de espectro é un instrumento para estudar a estrutura espectral dos sinais eléctricos. Utilízase para medir a distorsión do sinal, a modulación, a pureza espectral, a estabilidade de frecuencia e a distorsión da intermodulación. Pódese usar para medir certos sistemas de circuítos como amplificadores e filtros. O parámetro é un instrumento de medición electrónico multiusos. Tamén se pode chamar osciloscopio de dominio de frecuencia, osciloscopio de seguimento, osciloscopio de análise, analizador de harmónicos, analizador de características de frecuencia ou analizador de Fourier. Os analizadores de espectro modernos poden mostrar os resultados da análise de xeito analóxico ou dixital e poden analizar sinais eléctricos en todas as bandas de radiofrecuencia desde moi baixa frecuencia ata bandas de ondas submilimétricas por debaixo de 1 Hz.

Usando un analizador de espectro e unha única sonda de campo próximo tamén se poden localizar “fontes de interferencia”. Aquí usamos o método de “extinción do lume” como metáfora. A proba de campo afastado (proba estándar EMC) pódese comparar coa “detección de lume”. Se un punto de frecuencia supera o valor límite, considérase que “se atopou un incendio”. A solución tradicional “analizador de espectro + sonda única” é xeralmente utilizada polos enxeñeiros de EMI para detectar “de que parte do chasis está a saír a chama”. Despois de detectar a chama, o método xeral de supresión de EMI é usar blindaxe e filtrado. A “chama” está cuberta no interior do produto. Emscan permítenos detectar a orixe da fonte de interferencia-“lume”, pero tamén ver o “lume”, é dicir, a forma en que se propaga a fonte de interferencia.

Pódese ver claramente que usando “información electromagnética completa”, é moi conveniente localizar fontes de interferencia electromagnética, non só pode resolver o problema da interferencia electromagnética de banda estreita, senón tamén eficaz para interferencias electromagnéticas de banda ancha.

O método xeral é o seguinte:

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

(1) Comproba a distribución espacial da onda fundamental e atopa a posición física con maior amplitude no mapa de distribución espacial da onda fundamental. Para a interferencia de banda ancha, especifique unha frecuencia no medio da interferencia de banda ancha (por exemplo, unha interferencia de banda ancha de 60MHz-80MHz, podemos especificar 70MHz), verifique a distribución espacial do punto de frecuencia e busque a localización física con maior amplitude.

(2) Especifique a localización e mire o espectrograma da localización. Comproba se a amplitude de cada punto harmónico nesta posición coincide co espectrograma total. Se se solapan, significa que o lugar designado é o lugar máis forte que produce estas interferencias. Para interferencias de banda ancha, comprobe se a localización é a localización máxima de toda a interferencia de banda ancha.

(3) En moitos casos, non todos os harmónicos se xeran nun mesmo lugar. Ás veces, os harmónicos pares e os impares xéranse en lugares diferentes, ou cada compoñente harmónico pode xerarse en lugares diferentes. Neste caso, podes atopar a localización coa radiación máis forte observando a distribución espacial dos puntos de frecuencia que che importan.

(4) Tomar medidas nos lugares con radiación máis forte é, sen dúbida, a solución máis eficaz aos problemas de EMI/EMC.

Este tipo de método de investigación EMI que realmente pode rastrexar a “fonte” e o camiño de propagación permite aos enxeñeiros eliminar os problemas de EMI ao menor custo e á velocidade máis rápida. Nun caso de medición real dun dispositivo de comunicación, a interferencia irradiada irradiada desde o cable da liña telefónica. Despois de usar EMSCAN para realizar o seguimento e dixitalización mencionados anteriormente, finalmente instaláronse algúns condensadores de filtro máis na placa do procesador, o que resolveu o problema de EMI que o enxeñeiro non puido resolver.

Localiza rapidamente a localización do fallo do circuíto

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

Co aumento da complexidade do PCB, a dificultade e a carga de traballo da depuración tamén están aumentando. Cun osciloscopio ou analizador lóxico só se pode observar unha ou un número limitado de liñas de sinal ao mesmo tempo. Non obstante, pode haber miles de liñas de sinal no PCB. Os enxeñeiros só poden atopar o problema por experiencia ou sorte. O problema.

Se temos a “información electromagnética completa” do taboleiro normal e do taboleiro defectuoso, podemos comparar os datos dos dous para atopar o espectro de frecuencia anormal e, a continuación, usar a “tecnoloxía de localización da fonte de interferencia” para descubrir a localización do espectro de frecuencias anormal. Atopar a localización e a causa do fallo.

A figura 5 mostra o espectro de frecuencias da tarxeta normal e da tarxeta defectuosa. A través da comparación, é fácil descubrir que hai unha interferencia de banda ancha anormal na placa defectuosa.

A continuación, busque a localización onde se xera este “espectro de frecuencias anormal” no mapa de distribución espacial da placa defectuosa, como se mostra na Figura 6. Deste xeito, a localización da falla sitúase nunha cuadrícula (7.6 mm × 7.6 mm) e o problema pode ser moi grave. O diagnóstico farase en breve.

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

Casos de aplicación para a avaliación da calidade do deseño de PCB

Un bo PCB debe ser coidadosamente deseñado por un enxeñeiro. As cuestións que se deben considerar inclúen:

(1) Deseño en cascada razoable

Especialmente a disposición do plano de terra e do plano de potencia, e o deseño da capa onde se sitúan as liñas de sinal sensibles e as liñas de sinal que xeran moita radiación. Tamén hai a división do plano de terra e do plano de potencia, e o enrutamento das liñas de sinal a través da área dividida.

(2) Manteña a impedancia da liña de sinal o máis continua posible

O menor número de vías posible; o menor número posible de trazos en ángulo recto; e a área de retorno de corrente o máis pequena posible, pode producir menos harmónicos e menor intensidade de radiación.

(3) Filtro de bo poder

O tipo de condensador de filtro razoable, o valor de capacitancia, a cantidade e a posición de colocación, así como unha disposición razoable en capas do plano de terra e do plano de potencia, poden garantir que a interferencia electromagnética estea controlada na menor área posible.

(4) Intente garantir a integridade do plano de terra

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

O menor número de vías posible; razoable a través do espazo de seguridade; deseño razoable do dispositivo; razoable mediante disposición para garantir a integridade do plano de terra na maior medida. Pola contra, as vías densas e demasiado grandes a través do espazamento de seguridade ou o deseño non razoable do dispositivo afectarán seriamente a integridade do plano de terra e do plano de potencia, dando como resultado unha gran cantidade de diafonía indutiva, radiación de modo común e provocará o circuíto. sensible a interferencias externas.

(5) Atopar un compromiso entre a integridade do sinal e a compatibilidade electromagnética

Partindo da premisa de garantir o funcionamento normal do equipo, aumente o tempo de bordo ascendente e descendente do sinal o máximo posible para reducir a amplitude e o número de harmónicos da radiación electromagnética xerada polo sinal. Por exemplo, cómpre seleccionar unha resistencia de amortiguamento adecuada, un método de filtrado axeitado, etc.

No pasado, o uso da información completa do campo electromagnético xerado polo PCB pode avaliar cientificamente a calidade do deseño do PCB. Usando a información electromagnética completa do PCB, a calidade do deseño do PCB pódese avaliar a partir dos seguintes catro aspectos: 1. O número de puntos de frecuencia: o número de harmónicos. 2. Interferencia transitoria: interferencia electromagnética inestable. 3. Intensidade da radiación: a magnitude da interferencia electromagnética en cada punto de frecuencia. 4. Área de distribución: o tamaño da área de distribución de interferencia electromagnética en cada punto de frecuencia da PCB.

No seguinte exemplo, o taboleiro A é unha mellora do taboleiro B. Os diagramas esquemáticos das dúas placas e a disposición dos compoñentes principais son exactamente os mesmos. Os resultados da exploración espectral/espacial das dúas placas móstranse na Figura 7:

A partir do espectrograma da Figura 7, pódese ver que a calidade da placa A é obviamente mellor que a da placa B, porque:

1. O número de puntos de frecuencia do taboleiro A é obviamente menor que o do taboleiro B;

2. A amplitude da maioría dos puntos de frecuencia do taboleiro A é menor que a do taboleiro B;

3. A interferencia transitoria (puntos de frecuencia que non están marcados) da placa A é menor que a da placa B.

Como obter e aplicar información electromagnética de PCB

No diagrama espacial pódese ver que a área de distribución total de interferencias electromagnéticas da placa A é moito menor que a da placa B. Vexamos a distribución da interferencia electromagnética nun determinado punto de frecuencia. A xulgar pola distribución da interferencia electromagnética no punto de frecuencia de 462 MHz que se mostra na Figura 8, a amplitude da placa A é pequena e a área é pequena. O taboleiro B ten unha ampla gama e unha área de distribución especialmente ampla.

Resumo deste artigo

A información electromagnética completa do PCB permítenos ter unha comprensión moi intuitiva do PCB global, o que non só axuda aos enxeñeiros a resolver problemas EMI/EMC, senón que tamén axuda aos enxeñeiros a depurar o PCB e mellorar continuamente a calidade do deseño do PCB. Do mesmo xeito, hai moitas aplicacións de EMSCAN, como axudar aos enxeñeiros a resolver problemas de susceptibilidade electromagnética, etc.