Alat debugging tradisional dari PCB termasuk: osiloskop domain waktu, osiloskop TDR (time domain reflectometry), penganalisis logika, dan penganalisis spektrum domain frekuensi dan peralatan lainnya, tetapi sarana ini tidak dapat memberikan gambaran keseluruhan informasi data papan PCB. Makalah ini memperkenalkan metode memperoleh informasi elektromagnetik lengkap dari PCB dengan sistem EMSCAN, dan menjelaskan bagaimana menggunakan informasi ini untuk membantu desain dan debugging.

EMSCAN menyediakan fungsi pemindaian spektrum dan ruang. Hasil pemindaian spektrum dapat memberi kita gambaran umum tentang spektrum yang dihasilkan oleh EUT: berapa banyak komponen frekuensi yang ada, dan berapa perkiraan amplitudo setiap komponen frekuensi. Hasil pemindaian spasial adalah peta topografi dengan warna yang mewakili amplitudo untuk suatu titik frekuensi. Kita dapat melihat distribusi medan elektromagnetik dinamis dari titik frekuensi tertentu yang dihasilkan oleh PCB secara real time.

“Sumber interferensi” juga dapat ditemukan dengan menggunakan penganalisis spektrum dan probe medan dekat tunggal. Disini menggunakan metode “kebakaran” untuk melakukan metafora, dapat membandingkan uji medan jauh (uji standar EMC) dengan “mendeteksi kebakaran”, jika ada titik frekuensi di luar batas, dianggap sebagai “ditemukan api ”. Skema tradisional “Spectrum analyzer + single probe” umumnya digunakan oleh para insinyur EMI untuk mendeteksi bagian mana dari sasis yang mengeluarkan api. Ketika nyala api terdeteksi, penekanan EMI umumnya dilakukan dengan melindungi dan menyaring untuk menutupi nyala api di dalam produk. EMSCAN memungkinkan kami untuk mendeteksi sumber gangguan, “pembakaran”, serta “api”, yang merupakan jalur perambatan gangguan. Ketika EMSCAN digunakan untuk memeriksa masalah EMI dari keseluruhan sistem, proses penelusuran dari nyala api ke nyala umumnya diadopsi. Misalnya, pertama-tama pindai sasis atau kabel untuk memeriksa asal gangguan, lalu lacak bagian dalam produk, PCB mana yang menyebabkan gangguan, lalu lacak perangkat atau kabelnya.

Cara umumnya adalah sebagai berikut:

(1) Temukan sumber interferensi elektromagnetik dengan cepat. Lihatlah distribusi spasial gelombang fundamental dan temukan lokasi fisik dengan amplitudo terbesar pada distribusi spasial gelombang fundamental. Untuk gangguan broadband, tentukan frekuensi di tengah gangguan broadband (seperti gangguan broadband 60MhZ-80mhz, kita dapat menentukan 70MHz), periksa distribusi spasial titik frekuensi ini, temukan lokasi fisik dengan amplitudo terbesar.

(2) Tentukan posisi dan lihat peta spektrum posisi. Periksa bahwa amplitudo setiap titik harmonik di lokasi itu bertepatan dengan spektrum total. Jika tumpang tindih, berarti lokasi yang ditentukan adalah tempat yang paling kuat untuk menghasilkan gangguan tersebut. Untuk interferensi broadband, periksa apakah posisi ini adalah posisi maksimum dari seluruh interferensi broadband.

(3) Dalam banyak kasus, tidak semua harmonik dibangkitkan pada lokasi yang sama, terkadang harmonik genap dan harmonik ganjil dibangkitkan pada lokasi yang berbeda, atau setiap komponen harmonik dapat dibangkitkan pada lokasi yang berbeda. Dalam hal ini, Anda dapat menemukan radiasi terkuat dengan melihat distribusi spasial dari titik frekuensi yang Anda pedulikan.

(4) Tidak diragukan lagi yang paling efektif untuk memecahkan masalah EMI/EMC dengan mengambil tindakan di tempat dengan radiasi terkuat.

Metode deteksi EMI ini, yang benar-benar dapat melacak “sumber” dan rute propagasi, memungkinkan para insinyur untuk memecahkan masalah EMI dengan biaya terendah dan tercepat. Dalam kasus perangkat komunikasi, di mana radiasi terpancar dari kabel telepon, menjadi jelas bahwa menambahkan pelindung atau penyaringan ke kabel tidak layak, membuat para insinyur tidak berdaya. Setelah EMSCAN digunakan untuk melakukan pelacakan dan pemindaian di atas, beberapa yuan lagi dihabiskan untuk papan prosesor dan beberapa kapasitor filter lagi dipasang, yang memecahkan masalah EMI yang tidak dapat dipecahkan oleh para insinyur sebelumnya. Lokasi kesalahan sirkuit lokasi cepat Gambar 5: Diagram spektrum papan normal dan papan kesalahan.

Ketika kompleksitas PCB meningkat, kesulitan dan beban kerja debugging juga meningkat. Dengan osiloskop atau penganalisis logika, hanya satu atau sejumlah garis sinyal yang dapat diamati pada satu waktu, sedangkan saat ini mungkin ada ribuan garis sinyal pada PCB, dan para insinyur harus mengandalkan pengalaman atau keberuntungan untuk menemukan masalahnya. Jika kita memiliki “informasi elektromagnetik lengkap” dari papan normal dan papan yang rusak, kita dapat menemukan spektrum frekuensi abnormal dengan membandingkan dua data, dan kemudian menggunakan “teknologi lokasi sumber interferensi” untuk mengetahui lokasi frekuensi abnormal. spektrum, dan kemudian kita dapat dengan cepat menemukan lokasi dan penyebab kesalahan. Kemudian, lokasi “spektrum abnormal” ditemukan pada peta distribusi spasial lempeng sesar, seperti yang ditunjukkan pada Gambar.6. Dengan cara ini, lokasi kesalahan terletak pada kisi (7.6mm × 7.6mm), dan masalahnya dapat didiagnosis dengan cepat. Gambar 6: Temukan lokasi “spektrum abnormal” pada peta distribusi spasial lempeng sesar.

Ringkasan artikel ini

PCB informasi elektromagnetik lengkap, dapat membuat kita memiliki pemahaman yang sangat intuitif dari seluruh PCB, tidak hanya membantu insinyur untuk memecahkan masalah EMI/EMC, tetapi juga membantu insinyur untuk men-debug PCB, dan terus-menerus meningkatkan kualitas desain PCB. EMSCAN juga memiliki banyak aplikasi, seperti membantu para insinyur memecahkan masalah sensitivitas elektromagnetik.