הכלים המסורתיים לניפוי באגים PCB כוללים: אוסילוסקופ תחום זמן, אוסילוסקופ TDR (רפלקמטריית תחום זמן), מנתח לוגי, מנתח ספקטרום תחום תדר וציוד אחר, אך שיטות אלו אינן יכולות לתת השתקפות של המידע הכולל של לוח ה-PCB. נתונים. לוח PCB נקרא גם לוח מעגלים מודפס, לוח מעגלים מודפס, לוח מעגלים מודפס בקיצור, PCB (לוח מעגלים מודפס) או PWB (לוח חיווט מודפס) בקיצור, באמצעות לוח בידוד כחומר הבסיס, חתוך לגודל מסוים, ו לפחות מחובר תבנית מוליכה עם חורים (כגון חורי רכיבים, חורי הידוק, חורים מתכתיים וכו’) משמשת להחלפת המארז של הרכיבים האלקטרוניים של המכשיר הקודם ולממש את החיבור בין הרכיבים האלקטרוניים. מכיוון שלוח זה מיוצר באמצעות הדפסה אלקטרונית, הוא נקרא לוח מעגלים “מודפסים”. זה לא מדויק לקרוא ל”מעגל מודפס” כ”מעגל מודפס” כי אין “רכיבים מודפסים” אלא רק חיווט על המעגל המודפס.

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

מערכת סריקת התאימות האלקטרומגנטית Emscan משתמשת בטכנולוגיית אנטנת מערך מוגנת בפטנט ובטכנולוגיית מיתוג אלקטרוני, שיכולה למדוד את הזרם של ה-PCB במהירות גבוהה. המפתח לאמסקן הוא השימוש באנטנת מערך מוגנת בפטנט למדידת קרינת השדה הקרוב של ה-PCB הפועל המוצב על הסורק. מערך אנטנות זה מורכב מ-40 x 32 (1280) בדיקות שדה H קטנות, המוטמעות בלוח מעגל 8 שכבות, ושכבת הגנה מתווספת ללוח כדי למקם את ה-PCB בבדיקה. תוצאות סריקת הספקטרום יכולות לתת לנו הבנה גסה של הספקטרום שנוצר על ידי ה-EUT: כמה רכיבי תדר יש, והגודל המשוער של כל רכיב תדר.

סריקת פס מלא

העיצוב של לוח ה-PCB מבוסס על דיאגרמה סכמטית של המעגל כדי לממש את הפונקציות הנדרשות על ידי מעצב המעגלים. העיצוב של המעגל המודפס מתייחס בעיקר לתכנון הפריסה, שצריך לקחת בחשבון גורמים שונים כמו פריסת החיבורים החיצוניים, הפריסה האופטימלית של רכיבים אלקטרוניים פנימיים, הפריסה האופטימלית של חיבורי מתכת וחורים דרך, הגנה אלקטרומגנטית ו פיזור חום. עיצוב פריסה מעולה יכול לחסוך בעלויות ייצור ולהשיג ביצועי מעגל טובים וביצועי פיזור חום. עיצוב פריסה פשוט יכול להתממש ביד, בעוד שעיצוב פריסה מורכב צריך להתממש בעזרת עיצוב בעזרת מחשב.

בעת ביצוע פונקציית הספקטרום/סריקה המרחבית, הנח את ה-PCB הפועל על הסורק. ה-PCB מחולק לרשתות של 7.6 מ”מ×7.6 מ”מ על ידי הרשת של הסורק (כל רשת מכילה בדיקה של שדה H), ומבצעת לאחר סריקת רצועת התדרים המלאה של כל בדיקה (טווח התדרים יכול להיות מ-10kHz-3GHz) , Emscan לבסוף נותן שתי תמונות, כלומר הספקטרוגרמה המסונתזת (איור 1) ומפת החלל המסונתזת (איור 2).

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

סריקה ספקטרום/מרחבית משיגה את כל נתוני הספקטרום של כל בדיקה בכל אזור הסריקה. לאחר ביצוע סריקת ספקטרום/מרחבית, ניתן לקבל את מידע הקרינה האלקטרומגנטית של כל התדרים בכל המיקומים המרחביים. אתה יכול לדמיין את נתוני הספקטרום/סריקה המרחבית באיור 1 ובאיור 2 כחבורה של נתוני סריקה מרחבית או חבורה של ספקטרום סרוק את הנתונים. אתה יכול:

1. הצג את מפת ההתפלגות המרחבית של נקודת התדר שצוינה (תדר אחד או יותר) בדיוק כמו הצגת תוצאת הסריקה המרחבית, כפי שמוצג באיור 3.

2. הצג את הספקטרוגרמה של נקודת המיקום הפיזית שצוינה (רשת אחת או יותר) בדיוק כמו הצגת תוצאת סריקת הספקטרום.

דיאגרמות התפלגות המרחביות השונות באיור 3 הן דיאגרמות הבטן המרחביות של נקודות התדר הנראות דרך נקודות תדר ייעודיות. זה מתקבל על ידי ציון נקודת התדר עם × בספקטרוגרמה העליונה באיור. אתה יכול לציין נקודת תדר כדי להציג את ההתפלגות המרחבית של כל נקודת תדר, או שאתה יכול לציין נקודות תדר מרובות, לדוגמה, לציין את כל הנקודות ההרמוניות של 83M כדי להציג את הספקטרוגרם הכולל.

בספקטרוגרם באיור 4, החלק האפור הוא הספקטרוגרם הכולל, והחלק הכחול הוא הספקטרוגרם במיקום שצוין. על ידי ציון המיקום הפיזי על ה-PCB עם ×, השוואת הספקטרוגרם (כחול) והספקטרוגרם הכולל (אפור) שנוצר במיקום זה, נמצא המיקום של מקור ההפרעה. ניתן לראות מאיור 4 ששיטה זו יכולה למצוא במהירות את המיקום של מקור ההפרעות הן עבור הפרעות פס רחב והן הפרעות פס צר.

אתר במהירות את מקור ההפרעות האלקטרומגנטיות

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

מנתח ספקטרום הוא מכשיר לחקר מבנה הספקטרום של אותות חשמליים. הוא משמש למדידת עיוות אות, אפנון, טוהר ספקטרלי, יציבות תדר ועיוות אינטרמודולציה. זה יכול לשמש למדידת מערכות מעגלים מסוימות כגון מגברים ומסננים. פרמטר הוא מכשיר מדידה אלקטרוני רב תכליתי. זה יכול להיקרא גם אוסילוסקופ תחום תדר, אוסילוסקופ מעקב, אוסילוסקופ ניתוח, מנתח הרמוני, מנתח מאפייני תדר או מנתח פורייה. מנתחי ספקטרום מודרניים יכולים להציג תוצאות ניתוח בדרכים אנלוגיות או דיגיטליות, ויכולים לנתח אותות חשמליים בכל פסי תדרי הרדיו מתדרים נמוכים מאוד ועד לפסי גל תת-מילימטרים מתחת ל-1 הרץ.

שימוש בנתח ספקטרום ובדיקה בודדת של שדה קרוב יכול גם לאתר “מקורות הפרעה”. כאן אנו משתמשים בשיטה של ​​”כיבוי אש” כמטאפורה. ניתן להשוות את מבחן השדה הרחוק (בדיקת תקן EMC) ל”גילוי אש”. אם נקודת תדירות חורגת מערך הגבול, היא נחשבת כ”נמצאה שריפה”. הפתרון המסורתי של “מנתח ספקטרום + בדיקה בודדת” משמש בדרך כלל על ידי מהנדסי EMI כדי לזהות “מאיזה חלק של השלדה הלהבה יוצאת”. לאחר זיהוי הלהבה, שיטת הדיכוי הכללית של EMI היא שימוש במיגון וסינון. “להבה” מכוסה בתוך המוצר. Emscan מאפשרת לנו לזהות את מקור מקור ההפרעה-“אש”, אך גם לראות את ה”אש”, כלומר, את הדרך שבה מקור ההפרעה מתפשט.

ניתן לראות בבירור ששימוש ב”מידע אלקטרומגנטי מלא”, נוח מאוד לאתר מקורות הפרעות אלקטרומגנטיות, לא רק שיכול לפתור את בעיית ההפרעות האלקטרומגנטיות בפס צר, אלא גם יעיל להפרעות אלקטרומגנטיות רחב פס.

השיטה הכללית היא כדלקמן:

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

(1) בדוק את ההתפלגות המרחבית של הגל היסודי, ומצא את המיקום הפיזי בעל המשרעת הגדולה ביותר במפת ההתפלגות המרחבית של הגל היסודי. עבור הפרעות פס רחב, ציין תדר באמצע הפרעות הפס הרחב (לדוגמה, הפרעה בפס רחב של 60MHz-80MHz, נוכל לציין 70MHz), בדוק את ההתפלגות המרחבית של נקודת התדר ומצא את המיקום הפיזי בעל המשרעת הגדולה ביותר.

(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) במקרים רבים, לא כל ההרמוניות נוצרות במיקום אחד. לפעמים אפילו הרמוניות והרמוניות מוזרות נוצרות במקומות שונים, או שכל רכיב הרמוני עשוי להיווצר במקומות שונים. במקרה זה, אתה יכול למצוא את המיקום עם הקרינה החזקה ביותר על ידי הסתכלות על ההתפלגות המרחבית של נקודות התדר שאכפת לך מהן.

(4) נקיטת אמצעים במקומות עם הקרינה החזקה ביותר היא ללא ספק הפתרון היעיל ביותר לבעיות EMI/EMC.

סוג זה של שיטת חקירה של EMI שיכולה להתחקות באמת אחר ה”מקור” ונתיב ההפצה מאפשרת למהנדסים לחסל בעיות EMI בעלות הנמוכה ביותר ובמהירות המהירה ביותר. במקרה מדידה בפועל של מכשיר תקשורת, הפרעות מוקרנות מכבל קו הטלפון. לאחר שימוש ב-EMSCAN לביצוע המעקב והסריקה הנ”ל, הותקנו לבסוף עוד כמה קבלי פילטר על לוח המעבד, מה שפתר את בעיית ה-EMI שהמהנדס לא הצליח לפתור.

Quickly locate the circuit fault location

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

עם העלייה במורכבות ה-PCB, גם הקושי ועומס העבודה של איתור באגים גדלים. עם אוסילוסקופ או מנתח לוגי, ניתן לראות רק אחד או מספר מצומצם של קווי אות בו-זמנית. עם זאת, עשויים להיות אלפי קווי אות על ה-PCB. מהנדסים יכולים למצוא את הבעיה רק ​​על ידי ניסיון או מזל. הבעיה.

אם יש לנו את “המידע האלקטרומגנטי המלא” של הלוח הרגיל והלוח הפגום, נוכל להשוות את הנתונים של השניים כדי למצוא את ספקטרום התדרים החריג, ולאחר מכן להשתמש ב”טכנולוגיית מיקום מקור ההפרעה” כדי לגלות את מיקומו של ספקטרום תדרים חריג. מצא את המיקום והגורם לכשל.

איור 5 מציג את ספקטרום התדרים של הלוח הרגיל והלוח הפגום. באמצעות השוואה, קל לגלות שיש הפרעה חריגה בפס רחב על הלוח הפגום.

לאחר מכן מצא את המיקום שבו נוצר “ספקטרום התדרים החריג” הזה במפת ההתפלגות המרחבית של הלוח הפגום, כפי שמוצג באיור 6. בדרך זו, מיקום התקלה ממוקם על גבי רשת (7.6 מ”מ×7.6 מ”מ), ו הבעיה יכולה להיות חמורה מאוד. האבחון יתבצע בקרוב.

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

מקרי יישום להערכת איכות עיצוב PCB

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

(1) עיצוב מדורג סביר

במיוחד סידור מישור ההארקה ומישור הכוח, ועיצוב השכבה בה נמצאים קווי האות וקווי האות הרגישים המייצרים קרינה רבה. יש גם חלוקה של מישור ההארקה ומישור הכוח, וניתוב קווי האות על פני השטח המחולק.

(2) שמור על עכבת קו האות רציפה ככל האפשר

כמה שפחות ויאס; כמה שפחות עקבות בזווית ישרה; ושטח החזר זרם קטן ככל האפשר, הוא יכול לייצר פחות הרמוניות ועוצמת קרינה נמוכה יותר.

(3) מסנן כוח טוב

סוג קבל מסנן סביר, ערך קיבול, כמות ומיקום מיקום, כמו גם סידור שכבות סביר של מישור ההארקה ומישור הכוח, יכולים להבטיח שההפרעות האלקטרומגנטיות נשלטות בשטח הקטן ביותר האפשרי.

(4) נסו להבטיח את תקינות מישור ההארקה

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

כמה שפחות ויאס; סביר באמצעות מרווח בטיחות; פריסת מכשיר סבירה; הסדר סביר כדי להבטיח את שלמות מישור ההארקה במידה הרבה ביותר. להיפך, צינורות צפופים ומרווחי בטיחות גדולים מדי, או פריסת מכשיר בלתי סבירה, ישפיעו קשות על שלמות מישור ההארקה ומישור הכוח, וכתוצאה מכך כמות גדולה של דיבור אינדוקטיבי, קרינת מצב משותף, ויגרמו למעגל. רגיש להפרעות חיצוניות.

(5) מצא פשרה בין שלמות האות ותאימות אלקטרומגנטית

בהנחה של הבטחת תפקוד תקין של הציוד, הגדל את זמן הקצה העולה והיורד של האות ככל האפשר כדי להפחית את המשרעת ואת מספר ההרמוניות של קרינה אלקטרומגנטית שנוצרת על ידי האות. למשל, צריך לבחור נגד שיכוך מתאים, שיטת סינון מתאימה וכדומה.

בעבר, השימוש במידע המלא של השדה האלקטרומגנטי שנוצר על ידי ה-PCB יכול להעריך באופן מדעי את איכות עיצוב ה-PCB. באמצעות המידע האלקטרומגנטי המלא של ה-PCB, ניתן להעריך את איכות התכנון של ה-PCB מארבעת ההיבטים הבאים: 1. מספר נקודות התדר: מספר ההרמוניות. 2. הפרעות חולפות: הפרעות אלקטרומגנטיות לא יציבות. 3. עוצמת קרינה: גודל ההפרעה האלקטרומגנטית בכל נקודת תדר. 4. אזור הפצה: גודל אזור ההפצה של הפרעות אלקטרומגנטיות בכל נקודת תדר ב-PCB.

בדוגמה הבאה, לוח A הוא שיפור של לוח B. הדיאגרמות הסכמטיות של שני הלוחות והפריסה של הרכיבים העיקריים זהים לחלוטין. תוצאות הספקטרום/סריקה המרחבית של שני הלוחות מוצגות באיור 7:

מהספקטרוגרמה באיור 7, ניתן לראות שהאיכות של לוח A טובה יותר מזו של לוח B, כי:

1. מספר נקודות התדירות של לוח A קטן מן הסתם מזה של לוח B;

2. המשרעת של רוב נקודות התדר של לוח A קטנה מזו של לוח B;

3. ההפרעות החולפות (נקודות תדר שאינן מסומנות) של לוח A קטנה מזו של לוח B.

כיצד להשיג וליישם מידע אלקטרומגנטי של PCB

ניתן לראות מתרשים החלל ששטח חלוקת ההפרעות האלקטרומגנטיות הכולל של לוח A קטן בהרבה מזה של לוח B. בואו נסתכל על התפלגות ההפרעות האלקטרומגנטיות בנקודת תדר מסוימת. אם לשפוט לפי התפלגות ההפרעות האלקטרומגנטיות בנקודת התדר של 462MHz המוצגת באיור 8, המשרעת של לוחית A קטנה והשטח קטן. ללוח B טווח גדול ואזור הפצה רחב במיוחד.

סיכום מאמר זה

המידע האלקטרומגנטי המלא של ה-PCB מאפשר לנו לקבל הבנה אינטואיטיבית מאוד של ה-PCB הכולל, מה שלא רק עוזר למהנדסים לפתור בעיות EMI/EMC, אלא גם עוזר למהנדסים לנפות באגים ב-PCB ולשפר ללא הרף את איכות התכנון של ה-PCB. באופן דומה, ישנם יישומים רבים של EMSCAN, כגון עזרה למהנדסים לפתור בעיות רגישות אלקטרומגנטית וכן הלאה.