デバッグ用の従来のツール PCB 含まれるもの：時間領域オシロスコープ、TDR（時間領域反射率計）オシロスコープ、ロジックアナライザ、周波数領域スペクトルアナライザおよびその他の機器。ただし、これらの方法では、PCBボードの全体的な情報を反映することはできません。 データ。 PCBボードは、プリント回路基板、プリント回路基板、略してプリント回路基板、略してPCB（プリント回路基板）またはPWB（プリント配線板）とも呼ばれ、絶縁板をベース材料として使用し、特定のサイズにカットします。少なくとも取り付けられている前のデバイスの電子部品のシャーシを交換し、電子部品間の相互接続を実現するために、穴のある導電パターン（コンポーネント穴、固定穴、金属化穴など）が使用されます。 この基板は電子印刷を使用して作られているため、「プリント」回路基板と呼ばれます。 「プリント基板」は「プリント基板」ではなく、プリント基板上の配線のみであるため、「プリント回路基板」を「プリント回路」と呼ぶのは正確ではありません。

PCB電磁情報を取得して適用する方法

Emscan電磁両立性スキャンシステムは、特許取得済みのアレイアンテナ技術と電子交換技術を使用しており、PCBの電流を高速で測定できます。 Emscanの鍵は、特許取得済みのアレイアンテナを使用して、スキャナーに配置された動作中のPCBの近接場放射を測定することです。 このアンテナアレイは、40層の回路基板に埋め込まれた32 x 1280（8）の小さなHフィールドプローブで構成され、PCBをテスト対象にするために回路基板に保護層が追加されています。 スペクトルスキャンの結果から、EUTによって生成されたスペクトルの大まかな理解が得られます。つまり、周波数成分の数と、各周波数成分のおおよその大きさです。

フルバンドスキャン

プリント基板の設計は、回路設計図に基づいており、回路設計者が必要とする機能を実現しています。 プリント回路基板の設計は主にレイアウト設計を参照しており、外部接続のレイアウト、内部電子部品の最適化されたレイアウト、金属接続と貫通穴の最適化されたレイアウト、電磁保護などのさまざまな要素を考慮する必要があります。熱放散。 優れたレイアウト設計により、製造コストを節約し、優れた回路性能と放熱性能を実現できます。 単純なレイアウト設計は手作業で実現できますが、複雑なレイアウト設計はコンピュータ支援設計を利用して実現する必要があります。

スペクトル/空間スキャン機能を実行するときは、作業用PCBをスキャナーに配置します。 PCBは、スキャナーのグリッドによって7.6mm×7.6mmのグリッドに分割され（各グリッドにはHフィールドプローブが含まれます）、各プローブの全周波数帯域をスキャンした後に実行されます（周波数範囲は10kHz〜3GHzです）。 、Emscanは最終的に、合成されたスペクトログラム（図1）と合成された空間マップ（図2）のXNUMXつの画像を提供します。

PCB電磁情報を取得して適用する方法

スペクトル/空間スキャンは、スキャン領域全体の各プローブのすべてのスペクトルデータを取得します。 スペクトル/空間スキャンを実行した後、すべての空間位置ですべての周波数の電磁放射情報を取得できます。 図1と図2のスペクトル/空間スキャンデータは、一連の空間スキャンデータまたは一連のスペクトルスキャンデータとして想像できます。 あなたはできる：

1.図3に示すように、空間スキャン結果を表示するのと同じように、指定した周波数ポイント（XNUMXつ以上の周波数）の空間分布マップを表示します。

2.スペクトルスキャン結果を表示するのと同じように、指定された物理的な位置ポイント（XNUMXつまたは複数のグリッド）のスペクトログラムを表示します。

図3のさまざまな空間分布図は、指定された周波数ポイントを通して見た周波数ポイントの空間腹部図です。 これは、図の最上部のスペクトログラムで周波数ポイントを×で指定することによって取得されます。 周波数ポイントを指定して各周波数ポイントの空間分布を表示したり、複数の周波数ポイントを指定したりできます。たとえば、83Mのすべての高調波ポイントを指定してスペクトログラム全体を表示できます。

図4のスペクトログラムでは、灰色の部分が全体のスペクトログラムであり、青い部分が指定された位置のスペクトログラムです。 PCB上の物理的な位置を×で指定し​​、その位置で生成されたスペクトログラム（青）と総スペクトログラム（灰色）を比較することにより、干渉源の位置が見つかります。 図4から、この方法では広帯域干渉と狭帯域干渉の両方の干渉源の場所をすばやく見つけることができることがわかります。

電磁干渉の原因をすばやく特定

PCB電磁情報を取得して適用する方法

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.

スペクトラムアナライザと単一の近接場プローブを使用して、「干渉源」を特定することもできます。 ここでは、「消火」の方法を比喩として使用します。 遠方界試験（EMC標準試験）は「火災の検出」と比較することができます。 周波数ポイントが制限値を超えた場合、「火災が見つかりました」と見なされます。 従来の「スペクトラムアナライザ+シングルプローブ」ソリューションは、一般にEMIエンジニアが「シャーシのどの部分から炎が出ているか」を検出するために使用されます。 炎が検出された後、一般的なEMI抑制方法は、シールドとフィルタリングを使用することです。 「炎」は製品の内部に含まれています。 Emscanを使用すると、干渉源の発生源である「火災」を検出できるだけでなく、「火災」、つまり干渉源の広がり方を確認することもできます。

「完全な電磁情報」を使用すると、電磁干渉源を特定するのに非常に便利であり、狭帯域電磁干渉の問題を解決できるだけでなく、広帯域電磁干渉にも効果的であることがはっきりとわかります。

一般的な方法は次のとおりです。

PCB電磁情報を取得して適用する方法

（1）基本波の空間分布を確認し、基本波の空間分布図上で最大振幅の物理的位置を求めます。 ブロードバンド干渉の場合は、ブロードバンド干渉の中間の周波数を指定し（たとえば、60MHz〜80MHzのブロードバンド干渉、70MHzを指定できます）、周波数ポイントの空間分布を確認し、最大振幅の物理的な場所を見つけます。

(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）多くの場合、すべての高調波がXNUMXつの場所で生成されるわけではありません。 偶数次高調波と奇数次高調波が異なる場所で生成される場合や、各高調波成分が異なる場所で生成される場合があります。 この場合、関心のある周波数ポイントの空間分布を調べることで、放射が最も強い場所を見つけることができます。

（4）放射線が最も強い場所で対策を講じることは、間違いなくEMI / EMC問題の最も効果的な解決策です。

「ソース」と伝播パスを真に追跡できるこの種のEMI調査方法により、エンジニアはEMIの問題を最小のコストと最速の速度で排除できます。 通信機器の実際の測定例では、電話回線ケーブルから放射される放射干渉。 EMSCANを使用して上記の追跡とスキャンを実行した後、最終的にプロセッサボードにさらにいくつかのフィルタコンデンサが取り付けられ、エンジニアが解決できなかったEMIの問題が解決されました。

Quickly locate the circuit fault location

PCB電磁情報を取得して適用する方法

PCBの複雑さが増すにつれて、デバッグの難しさと作業負荷も増大しています。 オシロスコープまたはロジックアナライザでは、同時にXNUMX本または限られた数の信号線しか観測できません。 ただし、PCBには数千の信号線が存在する場合があります。 エンジニアは経験または運によってのみ問題を見つけることができます。 問題。

正常なボードと故障したボードの「完全な電磁情報」があれば、XNUMXつのデータを比較して異常な周波数スペクトルを見つけ、「干渉源位置特定技術」を使用して位置を見つけることができます。異常な周波数スペクトル。 障害の場所と原因を見つけます。

図5は、正常なボードと障害のあるボードの周波数スペクトルを示しています。 比較すると、障害のあるボードに異常なブロードバンド干渉があることが簡単にわかります。

次に、図6に示すように、障害のあるボードの空間分布マップ上でこの「異常な周波数スペクトル」が生成される場所を見つけます。このようにして、障害の場所はグリッド（7.6mm×7.6mm）上に配置されます。問題は非常に深刻な場合があります。 診断はまもなく行われます。

PCB電磁情報を取得して適用する方法

PCB設計品質を評価するためのアプリケーションケース

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

（1）合理的なカスケード設計

特に、グランドプレーンとパワープレーンの配置、および高感度の信号線と大量の放射線を生成する信号線が配置されている層の設計。 グランドプレーンと電源プレーンの分割、および分割された領域を横切る信号線のルーティングもあります。

（2）信号線のインピーダンスを可能な限り連続的に保つ

できるだけ少ないビア。 できるだけ少ない直角トレース。 また、電流の戻り面積をできるだけ小さくすると、高調波が少なくなり、放射強度が低くなります。

（3）良いパワーフィルター

合理的なフィルターコンデンサのタイプ、静電容量値、数量、配置位置、およびグランドプレーンと電源プレーンの合理的な層状配置により、電磁干渉を可能な限り最小の領域で確実に制御できます。

（4）グランドプレーンの完全性を確保するようにしてください

PCB電磁情報を取得して適用する方法

できるだけ少ないビア。 安全間隔を介して合理的。 合理的なデバイスレイアウト。 グランドプレーンの完全性を最大限に確保するための適切な配置。 逆に、ビアが密で、ビアの安全間隔が大きすぎる、またはデバイスレイアウトが不合理な場合、グランドプレーンと電源プレーンの整合性に深刻な影響を及ぼし、大量の誘導クロストーク、コモンモード放射が発生し、回路が発生します。外部干渉に敏感です。

（5）シグナルインテグリティと電磁両立性の間の妥協点を見つける

機器の正常な機能を確保することを前提として、信号の立ち上がりエッジと立ち下がりエッジの時間をできるだけ長くして、信号によって生成される電磁放射の振幅と高調波の数を減らします。 たとえば、適切なダンピング抵抗、適切なフィルタリング方法などを選択する必要があります。

これまで、PCBによって生成された完全な電磁界情報を使用すると、PCB設計の品質を科学的に評価できます。 PCBの完全な電磁情報を使用して、PCBの設計品質を次の1つの側面から評価できます。2。周波数ポイントの数：高調波の数。 3.一時的な干渉：不安定な電磁干渉。 4.放射強度：各周波数ポイントでの電磁干渉の大きさ。 XNUMX.分布領域：PCB上の各周波数ポイントでの電磁干渉の分布領域のサイズ。

次の例では、AボードはBボードを改良したものです。 7つのボードの概略図と主要コンポーネントのレイアウトはまったく同じです。 XNUMXつのボードのスペクトル/空間スキャンの結果を図XNUMXに示します。

図7のスペクトログラムから、次の理由により、Aボードの品質がBボードの品質よりも明らかに優れていることがわかります。

1.Aボードの周波数ポイントの数は明らかにBボードの周波数ポイントの数よりも少ないです。

2. Aボードのほとんどの周波数ポイントの振幅は、Bボードの振幅よりも小さくなっています。

3. Aボードの過渡干渉（マークされていない周波数ポイント）は、Bボードのそれよりも小さいです。

PCB電磁情報を取得して適用する方法

空間図から、Aプレートの総電磁干渉分布面積はBプレートのそれよりもはるかに小さいことがわかります。 ある周波数点での電磁干渉分布を見てみましょう。 図462に示す8MHzの周波数ポイントでの電磁干渉分布から判断すると、Aプレートの振幅は小さく、面積は小さくなっています。 Bボードは、広い範囲と特に広い分布領域を持っています。

この記事の要約

PCBの完全な電磁情報により、PCB全体を非常に直感的に理解できます。これは、エンジニアがEMI / EMCの問題を解決するのに役立つだけでなく、エンジニアがPCBをデバッグし、PCBの設計品質を継続的に改善するのにも役立ちます。 同様に、エンジニアが電磁感受性の問題を解決するのを支援するなど、EMSCANの多くのアプリケーションがあります。