כלי הבאגים המסורתיים של PCB כוללים: אוסצילוסקופ תחום זמן, אוסצילוסקופ TDR (זמן תחום זמן), מנתח לוגי ומנתח ספקטרום תחום תדרים וציוד אחר, אך אמצעים אלה אינם יכולים לתת השתקפות של המידע הכולל של נתוני לוח הלוח. מאמר זה מציג את השיטה לקבלת מידע אלקטרומגנטי מלא של PCB עם מערכת EMSCAN, ומתאר כיצד להשתמש במידע זה כדי לסייע בעיצוב ובאגים.

EMSCAN מספק פונקציות סריקת ספקטרום וחלל. תוצאות סריקת הספקטרום יכולות לתת לנו מושג כללי על הספקטרום המיוצר על ידי EUT: כמה רכיבי תדרים קיימים ומהי המשרעת המשוערת של כל רכיב תדר. התוצאה של סריקה מרחבית היא מפה טופוגרפית עם צבע המייצג משרעת לנקודת תדר. אנו יכולים לראות את התפלגות השדות האלקטרומגנטיים הדינמיים של נקודת תדר מסוימת שנוצרת על ידי PCB בזמן אמת.

ניתן לאתר את “מקור ההפרעה” גם באמצעות מנתח ספקטרום ובחינת בדיקה אחת לשדה קרוב. כאן השתמש בשיטת “אש” לביצוע מטאפורה, ניתן להשוות את בדיקת השדה הרחוק (בדיקת תקן EMC) ל”זיהוי שריפה “, אם יש נקודת תדר מעבר לגבול, היא נחשבת כ”מצאה אש ”. התוכנית המסורתית של “מנתח ספקטרום + בדיקה בודדת” משמשת בדרך כלל מהנדסי EMI כדי לזהות מאיזה חלק של השלדה בורחת להבה. כאשר מתגלה להבה, דיכוי EMI מתבצע בדרך כלל על ידי מיגון וסינון לכיסוי הלהבה שבתוך המוצר. EMSCAN מאפשרת לנו לזהות את מקור ההפרעה, את “הדלקת”, כמו גם את “האש”, שהיא דרך ההתפשטות של ההפרעה. כאשר EMSCAN משמשת לבדיקת בעיית ה- EMI של המערכת כולה, תהליך האיתור מלהבה להבה מאומץ בדרך כלל. לדוגמה, קודם כל, סרוק את השלדה או הכבל כדי לבדוק מהיכן מגיעה ההפרעה, ולאחר מכן עקוב אחר המוצר הפנימי, מה ה- PCB גורם להפרעה ולאחר מכן עקוב אחר המכשיר או החיווט.

השיטה הכללית היא כדלקמן:

(1) אתר במהירות מקורות הפרעה אלקטרומגנטיים. תסתכל על ההתפלגות המרחבית של גל היסוד ומצא את המיקום הפיזי עם המשרעת הגדולה ביותר על ההתפלגות המרחבית של גל היסוד. עבור הפרעות בפס רחב, ציין תדר באמצע הפרעת הפס הרחב (כגון הפרעה בפס רחב של 60MhZ-80mhz, אנו יכולים לציין 70MHz), בדוק את ההתפלגות המרחבית של נקודת תדר זו, מצא את המיקום הפיזי עם המשרעת הגדולה ביותר.

(2) ציין את המיקום וראה את מפת הספקטרום של המיקום. בדוק שהמשרעת של כל נקודה הרמונית במיקום זה עולה בקנה אחד עם הספקטרום הכולל. אם היא חופפת, זה אומר שהמיקום שצוין הוא המקום החזק ביותר לייצר הפרעות אלה. עבור הפרעות בפס רחב, בדוק אם מיקום זה הוא המיקום המרבי של כל הפרעות הפס הרחב.

(3) במקרים רבים, לא כל ההרמוניות נוצרות באותו מקום, לפעמים אפילו הרמוניות והרמוניות מוזרות נוצרות במקומות שונים, או שכל רכיב הרמוני עשוי להיווצר במיקומים שונים. במקרה זה, תוכל למצוא את הקרינה החזקה ביותר על ידי התבוננות בהתפלגות המרחבית של נקודות התדר שאכפת לך מהן.

(4) היא ללא ספק היעילה ביותר לפתרון בעיות EMI/EMC על ידי נקיטת אמצעים במקום עם הקרינה החזקה ביותר.

שיטת זיהוי EMI זו, שיכולה באמת לעקוב אחר מסלול “המקור” והתפשטות, מאפשרת למהנדסים לפתור בעיות EMI במחיר הנמוך והמהיר ביותר. במקרה של מכשיר תקשורת, שבו קרינה מקרינה מכבל טלפון, התברר כי הוספת סיכוך או סינון לכבל אינה אפשרית והותירה מהנדסים חסרי אונים. לאחר ש- EMSCAN שימש לביצוע המעקב והסריקה לעיל, הושקע עוד כמה יואן על לוח המעבד והותקנו עוד כמה קבלים מסננים, שפתרו את בעיית ה- EMI שהמהנדסים לא יכלו לפתור קודם לכן. מיקום תקלה במעגל איתור מהיר איור 5: תרשים ספקטרום של לוח רגיל ולוח תקלות.

ככל שמורכבות ה- PCB עולה, גם הקושי והעומס של ניפוי באגים גדלים. בעזרת אוסצילוסקופ או מנתח לוגי, ניתן לצפות בכל פעם רק בקו אות אחד או במספר מוגבל בכל פעם, בעוד שבימינו עשויים להיות אלפי קווי אותות במחשב הלוח, ומהנדסים צריכים להסתמך על ניסיון או על מזל כדי למצוא את הבעיה. אם יש לנו את “המידע האלקטרומגנטי המלא” של הלוח הרגיל והלוח הפגום, נוכל למצוא את ספקטרום התדרים הלא תקין על ידי השוואת שני הנתונים ולאחר מכן להשתמש ב”טכנולוגיית איתור מקור ההפרעות “כדי לברר את מיקומה של התדר החריג. ספקטרום, ואז נוכל למצוא במהירות את המיקום והסיבה לתקלה. לאחר מכן, המיקום של “הספקטרום החריג” נמצא על מפת ההתפלגות המרחבית של לוח התקלות, כפי שמוצג באיור 6. בדרך זו, מיקום התקלה אותר לרשת (7.6 מ”מ × 7.6 מ”מ), וניתן היה לאבחן את הבעיה במהירות. איור 6: מצא את המיקום של “ספקטרום חריג” במפת ההתפלגות המרחבית של צלחת התקלה.

תקציר מאמר זה

מידע אלקטרומגנטי מלא ב- PCB, יכול לתת לנו הבנה אינטואיטיבית מאוד של כל ה- PCB, לא רק לעזור למהנדסים לפתור בעיות EMI/EMC, אלא גם לעזור למהנדסים לאתר באגים PCB ולשפר כל הזמן את איכות העיצוב של ה- PCB. ל- EMSCAN יש גם יישומים רבים, כגון סיוע למהנדסים בפתרון בעיות רגישות אלקטרומגנטית.