De traditionele tools voor debuggen PCB omvatten: tijddomeinoscilloscoop, TDR (tijddomeinreflectometrie) oscilloscoop, logische analysator en frequentiedomeinspectrumanalysator en andere apparatuur, maar deze methoden kunnen geen weerspiegeling geven van de algemene informatie van de printplaat. gegevens. Printplaat wordt ook wel printplaat, printplaat, printplaat in het kort, PCB (printplaat) of PWB (printplaat) in het kort genoemd, waarbij isolatieplaat als basismateriaal wordt gebruikt, in een bepaalde maat gesneden, en tenminste bevestigd Een geleidend patroon met gaten (zoals componentgaten, bevestigingsgaten, gemetalliseerde gaten, enz.) wordt gebruikt om het chassis van de elektronische componenten van het vorige apparaat te vervangen en de onderlinge verbinding tussen de elektronische componenten te realiseren. Omdat dit bord is gemaakt met behulp van elektronisch printen, wordt het een “gedrukte” printplaat genoemd. Het is niet juist om “printplaat” als “printplaat” te noemen, omdat er geen “gedrukte componenten” zijn, maar alleen bedrading op de printplaat.

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

Het Emscan-scansysteem voor elektromagnetische compatibiliteit maakt gebruik van een gepatenteerde array-antennetechnologie en elektronische schakeltechnologie, die de stroom van de PCB met hoge snelheid kan meten. De sleutel tot Emscan is het gebruik van een gepatenteerde array-antenne om de nabije-veldstraling van de werkende PCB die op de scanner is geplaatst, te meten. Deze antenne-array bestaat uit 40 x 32 (1280) kleine H-veldsondes, die zijn ingebed in een 8-laags printplaat, en een beschermende laag is toegevoegd aan de printplaat om de PCB te testen. De resultaten van spectrumscanning kunnen ons een ruw begrip geven van het spectrum dat door de EUT wordt gegenereerd: hoeveel frequentiecomponenten er zijn en de geschatte grootte van elke frequentiecomponent.

Volledige bandscan

The design of the PCB board is based on the circuit schematic diagram to realize the functions required by the circuit designer. The design of the printed circuit board mainly refers to the layout design, which needs to consider various factors such as the layout of external connections, the optimized layout of internal electronic components, the optimized layout of metal connections and through holes, electromagnetic protection, and heat dissipation. Excellent layout design can save production cost and achieve good circuit performance and heat dissipation performance. Simple layout design can be realized by hand, while complex layout design needs to be realized with the aid of computer-aided design.

Plaats bij het uitvoeren van de spectrum/ruimtelijke scanfunctie de werkende printplaat op de scanner. De PCB is verdeeld in rasters van 7.6 mm x 7.6 mm door het raster van de scanner (elk raster bevat een H-veldsonde) en wordt uitgevoerd na het scannen van de volledige frequentieband van elke sonde (het frequentiebereik kan van 10 kHz-3 GHz zijn) , geeft Emscan ten slotte twee afbeeldingen, namelijk het gesynthetiseerde spectrogram (Figuur 1) en de gesynthetiseerde ruimtekaart (Figuur 2).

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

Spectrum/spatial scanning obtains all the spectrum data of each probe in the entire scanning area. After performing a spectrum/spatial scan, you can get the electromagnetic radiation information of all frequencies at all spatial locations. You can imagine the spectrum/spatial scan data in Figure 1 and Figure 2 as a bunch of spatial scan data or a bunch of spectrum Scan the data. you can:

1. Bekijk de ruimtelijke distributiekaart van het gespecificeerde frequentiepunt (een of meer frequenties) net zoals het bekijken van het ruimtelijke scanresultaat, zoals weergegeven in figuur 3.

2. Bekijk het spectrogram van het gespecificeerde fysieke locatiepunt (een of meer rasters) net zoals het bekijken van het resultaat van de spectrumscan.

De verschillende ruimtelijke distributiediagrammen in figuur 3 zijn de ruimtelijke buikdiagrammen van de frequentiepunten bekeken door aangewezen frequentiepunten. Het wordt verkregen door het frequentiepunt op te geven met × in het bovenste spectrogram in de figuur. U kunt een frequentiepunt specificeren om de ruimtelijke verdeling van elk frequentiepunt te bekijken, of u kunt meerdere frequentiepunten specificeren, bijvoorbeeld alle harmonische punten van 83M specificeren om het totale spectrogram te bekijken.

In het spectrogram in figuur 4 is het grijze deel het totale spectrogram en het blauwe deel het spectrogram op de gespecificeerde positie. Door de fysieke locatie op de print te specificeren met ×, het spectrogram (blauw) en het totale spectrogram (grijs) dat op die positie is gegenereerd te vergelijken, wordt de locatie van de storingsbron gevonden. Uit figuur 4 blijkt dat deze methode snel de locatie van de storingsbron kan vinden voor zowel breedbandinterferentie als smalbandinterferentie.

Lokaliseer snel de bron van elektromagnetische interferentie

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

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.

Met behulp van een spectrumanalysator en een enkele nabije-veldsonde kunnen ook “interferentiebronnen” worden gelokaliseerd. Hier gebruiken we de methode van “brand blussen” als metafoor. De far-field-test (EMC-standaardtest) kan worden vergeleken met “branddetectie”. Als een frequentiepunt de grenswaarde overschrijdt, wordt dit beschouwd als “er is een brand gevonden”. De traditionele “spectrumanalysator + enkele sonde”-oplossing wordt over het algemeen gebruikt door EMI-ingenieurs om te detecteren “uit welk deel van het chassis de vlam komt”. Nadat de vlam is gedetecteerd, is de algemene EMI-onderdrukkingsmethode het gebruik van afscherming en filtering. “Vlam” is bedekt in het product. Emscan stelt ons in staat om de bron van de interferentiebron te detecteren – “vuur”, maar ook om het “vuur” te zien, dat wil zeggen de manier waarop de interferentiebron zich verspreidt.

Het is duidelijk te zien dat het gebruik van “complete elektromagnetische informatie”, het erg handig is om elektromagnetische interferentiebronnen te lokaliseren, niet alleen het probleem van smalband elektromagnetische interferentie kan oplossen, maar ook effectief is voor breedband elektromagnetische interferentie.

De algemene methode is als volgt:

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

(1) Controleer de ruimtelijke verdeling van de grondgolf en vind de fysieke positie met de grootste amplitude op de ruimtelijke verdelingskaart van de grondgolf. Geef voor breedbandinterferentie een frequentie op in het midden van de breedbandinterferentie (bijvoorbeeld een breedbandinterferentie van 60 MHz-80 MHz, we kunnen 70 MHz specificeren), controleer de ruimtelijke verdeling van het frequentiepunt en zoek de fysieke locatie met de grootste amplitude.

(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) In many cases, not all harmonics are generated at one location. Sometimes even harmonics and odd harmonics are generated at different locations, or each harmonic component may be generated at different locations. In this case, you can find the location with the strongest radiation by looking at the spatial distribution of the frequency points you care about.

(4) Maatregelen nemen op de plaatsen met de sterkste straling is ongetwijfeld de meest effectieve oplossing voor EMI/EMC-problemen.

Dit soort EMI-onderzoeksmethode die de “bron” en het verspreidingspad echt kan traceren, stelt technici in staat om EMI-problemen tegen de laagste kosten en de hoogste snelheid te elimineren. In een echt meetgeval van een communicatieapparaat, uitgestraalde interferentie uitgestraald door de telefoonlijnkabel. Na het gebruik van EMSCAN om de bovengenoemde tracking en scanning uit te voeren, werden uiteindelijk nog een paar filtercondensatoren op het processorbord geïnstalleerd, wat het EMI-probleem oploste dat de technicus niet kon oplossen.

Quickly locate the circuit fault location

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

Met de toename van de complexiteit van PCB’s, nemen ook de moeilijkheidsgraad en de werklast van het debuggen toe. Met een oscilloscoop of logic analyzer kunnen slechts één of een beperkt aantal signaallijnen tegelijk worden waargenomen. Er kunnen echter duizenden signaallijnen op de printplaat zitten. Ingenieurs kunnen het probleem alleen vinden door ervaring of geluk. Het probleem.

Als we de “volledige elektromagnetische informatie” van het normale bord en het defecte bord hebben, kunnen we de gegevens van de twee vergelijken om het abnormale frequentiespectrum te vinden en vervolgens de “locatietechnologie voor interferentiebronnen” gebruiken om de locatie van de abnormaal frequentiespectrum. Zoek de locatie en oorzaak van de storing.

Figuur 5 toont het frequentiespectrum van de normale print en de defecte print. Door vergelijking is het gemakkelijk te vinden dat er een abnormale breedbandinterferentie is op het defecte bord.

Zoek vervolgens de locatie waar dit “abnormale frequentiespectrum” wordt gegenereerd op de ruimtelijke distributiekaart van het defecte bord, zoals weergegeven in figuur 6. Op deze manier bevindt de foutlocatie zich op een raster (7.6 mm x 7.6 mm), en het probleem kan zeer ernstig zijn. De diagnose wordt binnenkort gesteld.

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

Toepassingsvoorbeelden voor het evalueren van de ontwerpkwaliteit van PCB’s

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

(1) Redelijk trapsgewijs ontwerp

Vooral de opstelling van het grondvlak en het stroomvlak, en het ontwerp van de laag waar de gevoelige signaallijnen en signaallijnen die veel straling genereren zich bevinden. Er zijn ook de verdeling van het grondvlak en het stroomvlak, en de routering van signaallijnen over het verdeelde gebied.

(2) Houd de signaallijnimpedantie zo continu mogelijk

Zo min mogelijk via’s; zo min mogelijk haakse sporen; en een zo klein mogelijk stroomretourgebied, kan het minder harmonischen en een lagere stralingsintensiteit produceren.

(3) Goed vermogensfilter

Een redelijk type filtercondensator, capaciteitswaarde, hoeveelheid en plaatsingspositie, evenals een redelijke gelaagde opstelling van grondvlak en vermogensvlak, kunnen ervoor zorgen dat elektromagnetische interferentie in het kleinst mogelijke gebied wordt gecontroleerd.

(4) Probeer de integriteit van het grondvlak te waarborgen

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

Zo min mogelijk via’s; redelijk via veiligheidsafstand; redelijke apparaatindeling; redelijk via een regeling om de integriteit van het grondvlak zoveel mogelijk te waarborgen. Integendeel, dichte via’s en te grote veiligheidsafstanden, of onredelijke apparaatlay-out, zullen de integriteit van het grondvlak en het vermogensvlak ernstig aantasten, wat resulteert in een grote hoeveelheid inductieve overspraak, common-mode-straling, en het circuit zal veroorzakenMeer gevoelig voor interferentie van buitenaf.

(5) Zoek een compromis tussen signaalintegriteit en elektromagnetische compatibiliteit

Uitgaande van het waarborgen van de normale functie van de apparatuur, moet u de stijgende en dalende flanktijd van het signaal zoveel mogelijk verhogen om de amplitude en het aantal harmonischen van elektromagnetische straling die door het signaal worden gegenereerd, te verminderen. U moet bijvoorbeeld een geschikte dempingsweerstand, een geschikte filtermethode enzovoort selecteren.

In het verleden kon het gebruik van de volledige elektromagnetische veldinformatie die door de PCB wordt gegenereerd, de kwaliteit van het PCB-ontwerp wetenschappelijk evalueren. Met behulp van de volledige elektromagnetische informatie van de printplaat kan de ontwerpkwaliteit van de printplaat worden beoordeeld aan de hand van de volgende vier aspecten: 1. Het aantal frequentiepunten: het aantal harmonischen. 2. Tijdelijke interferentie: onstabiele elektromagnetische interferentie. 3. Stralingsintensiteit: de omvang van de elektromagnetische interferentie op elk frequentiepunt. 4. Distributiegebied: de grootte van het distributiegebied van elektromagnetische interferentie op elk frequentiepunt op de printplaat.

In het volgende voorbeeld is het A-bord een verbetering van het B-bord. De schematische diagrammen van de twee borden en de lay-out van de hoofdcomponenten zijn precies hetzelfde. De resultaten van de spectrum/ruimtelijke scanning van de twee borden worden weergegeven in figuur 7:

Uit het spectrogram in figuur 7 blijkt dat de kwaliteit van het A-bord duidelijk beter is dan die van het B-bord, omdat:

1. Het aantal frequentiepunten van het A-bord is uiteraard kleiner dan dat van het B-bord;

2. De amplitude van de meeste frequentiepunten van het A-bord is kleiner dan die van het B-bord;

3. De tijdelijke interferentie (frequentiepunten die niet zijn gemarkeerd) van het A-bord is kleiner dan dat van het B-bord.

Hoe elektromagnetische informatie over PCB’s te verkrijgen en toe te passen?

Uit het ruimtediagram is te zien dat het totale distributiegebied voor elektromagnetische interferentie van de A-plaat veel kleiner is dan dat van de B-plaat. Laten we eens kijken naar de distributie van elektromagnetische interferentie op een bepaald frequentiepunt. Afgaande op de distributie van elektromagnetische interferentie op het 462MHz-frequentiepunt dat wordt weergegeven in figuur 8, is de amplitude van de A-plaat klein en het gebied klein. Het B-bord heeft een groot bereik en een bijzonder breed verspreidingsgebied.

Samenvatting van dit artikel

De volledige elektromagnetische informatie van de PCB stelt ons in staat om een ​​zeer intuïtief begrip te hebben van de totale PCB, wat niet alleen ingenieurs helpt bij het oplossen van EMI/EMC-problemen, maar ook helpt bij het debuggen van de PCB en het continu verbeteren van de ontwerpkwaliteit van de PCB. Evenzo zijn er veel toepassingen van EMSCAN, zoals het helpen van ingenieurs bij het oplossen van problemen met elektromagnetische gevoeligheid, enzovoort.