De tradisjonelle verktøyene for feilsøking PCB inkluderer: tidsdomeneoscilloskop, TDR (tidsdomenereflektometri) oscilloskop, logikkanalysator og frekvensdomenespekteranalysator og annet utstyr, men disse metodene kan ikke gi en refleksjon av den generelle informasjonen til PCB-kortet. data. PCB-kort kalles også kretskort, kretskort, kretskort for kort, PCB (printed circuit board) eller PWB (printed wiring board) for kort, med isolasjonskort som basismateriale, kuttet i en viss størrelse, og minst festet Et ledende mønster med hull (som komponenthull, festehull, metalliserte hull osv.) brukes til å erstatte chassiset til de elektroniske komponentene til den forrige enheten og realisere sammenkoblingen mellom de elektroniske komponentene. Fordi dette kortet er laget ved hjelp av elektronisk utskrift, kalles det et “trykt” kretskort. Det er ikke nøyaktig å kalle “trykt kretskort” som “trykt krets” fordi det ikke er noen “trykte komponenter”, men bare ledninger på kretskortet.

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

Emscans elektromagnetiske kompatibilitetsskanningssystem bruker en patentert array-antenneteknologi og elektronisk svitsjeteknologi, som kan måle strømmen til PCB-en med høy hastighet. Nøkkelen til Emscan er bruken av en patentert array-antenne for å måle nærfeltstrålingen til arbeidskretsen plassert på skanneren. Denne antennegruppen består av 40 x 32 (1280) små H-feltsonder, som er innebygd i et 8-lags kretskort, og et beskyttende lag er lagt til kretskortet for å plassere PCB under testing. Resultatene av spektrumskanning kan gi oss en grov forståelse av spekteret som genereres av EUT: hvor mange frekvenskomponenter det er, og den omtrentlige størrelsen på hver frekvenskomponent.

Full båndskanning

Utformingen av PCB-kortet er basert på kretsskjemaet for å realisere funksjonene som kreves av kretsdesigneren. Utformingen av det trykte kretskortet refererer hovedsakelig til layoutdesignet, som må vurdere ulike faktorer som utformingen av eksterne tilkoblinger, optimalisert utforming av interne elektroniske komponenter, optimalisert utforming av metallforbindelser og gjennomgående hull, elektromagnetisk beskyttelse og varmespredning. Utmerket layoutdesign kan spare produksjonskostnader og oppnå god kretsytelse og varmeavledningsytelse. Enkel layoutdesign kan realiseres for hånd, mens kompleks layoutdesign må realiseres ved hjelp av datastøttet design.

Når du utfører funksjonen for spektrum/romlig skanning, plasser arbeidskretsen på skanneren. PCB er delt inn i 7.6 mm×7.6 mm rutenett av rutenettet til skanneren (hvert rutenett inneholder en H-feltsonde), og utføres etter skanning av hele frekvensbåndet til hver sonde (frekvensområdet kan være fra 10kHz-3GHz) , Emscan gir til slutt to bilder, nemlig det syntetiserte spektrogrammet (Figur 1) og det syntetiserte romkartet (Figur 2).

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

Spektrum/romlig skanning innhenter alle spektrumdataene til hver sonde i hele skanningsområdet. Etter å ha utført en spektrum/romlig skanning, kan du få informasjon om elektromagnetisk stråling for alle frekvenser på alle romlige steder. Du kan forestille deg spekteret/romlig skanningsdata i figur 1 og figur 2 som en haug med romlige skanningsdata eller en haug med spektrum Skann dataene. du kan:

1. Se det romlige distribusjonskartet for det spesifiserte frekvenspunktet (en eller flere frekvenser) akkurat som å se det romlige skanningsresultatet, som vist i figur 3.

2. Se spektrogrammet til det spesifiserte fysiske posisjonspunktet (ett eller flere rutenett) akkurat som å se resultatet av spektrumskanning.

De forskjellige romlige distribusjonsdiagrammene i fig. 3 er de romlige abdomendiagrammene for frekvenspunktene sett gjennom angitte frekvenspunkter. Det oppnås ved å spesifisere frekvenspunktet med × i det øverste spektrogrammet i figuren. Du kan spesifisere et frekvenspunkt for å se den romlige fordelingen av hvert frekvenspunkt, eller du kan spesifisere flere frekvenspunkter, for eksempel spesifisere alle de harmoniske punktene til 83M for å se det totale spektrogrammet.

I spektrogrammet i figur 4 er den grå delen det totale spektrogrammet, og den blå delen er spektrogrammet i den angitte posisjonen. Ved å spesifisere den fysiske plasseringen på kretskortet med ×, sammenligne spektrogrammet (blått) og det totale spektrogrammet (grå) generert ved den posisjonen, blir plasseringen av interferenskilden funnet. Det kan ses av figur 4 at denne metoden raskt kan finne plasseringen av interferenskilden for både bredbåndsinterferens og smalbåndsinterferens.

Finn raskt kilden til elektromagnetisk interferens

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

En spektrumanalysator er et instrument for å studere spektrumstrukturen til elektriske signaler. Den brukes til å måle signalforvrengning, modulasjon, spektralrenhet, frekvensstabilitet og intermodulasjonsforvrengning. Den kan brukes til å måle visse kretssystemer som forsterkere og filtre. Parameter er et multifunksjonelt elektronisk måleinstrument. Det kan også kalles frekvensdomeneoscilloskop, sporingsoscilloskop, analyseoscilloskop, harmonisk analysator, frekvenskarakteristisk analysator eller Fourieranalysator. Moderne spektrumanalysatorer kan vise analyseresultater på analoge eller digitale måter, og kan analysere elektriske signaler i alle radiofrekvensbånd fra svært lavfrekvente til submillimeterbølgebånd under 1 Hz.

Ved å bruke en spektrumanalysator og en enkelt nærfeltsonde kan du også finne “interferenskilder”. Her bruker vi metoden for å “slukke brann” som en metafor. Fjernfelttesten (EMC standardtest) kan sammenlignes med «deteksjon av brann». Hvis et frekvenspunkt overskrider grenseverdien, anses det som “det er funnet en brann.” Den tradisjonelle “spektrumanalysator + enkeltsonde”-løsningen brukes vanligvis av EMI-ingeniører for å oppdage “fra hvilken del av chassiset flammen kommer ut”. Etter at flammen er oppdaget, er den generelle EMI-undertrykkelsesmetoden å bruke skjerming og filtrering. “Flame” er dekket inne i produktet. Emscan lar oss oppdage kilden til interferenskilden – “brann”, men også å se “brannen”, det vil si måten interferenskilden sprer seg.

Det kan tydelig sees at ved å bruke “fullstendig elektromagnetisk informasjon”, er det veldig praktisk å lokalisere elektromagnetiske interferenskilder, ikke bare kan løse problemet med smalbånds elektromagnetisk interferens, men også effektivt for bredbånd elektromagnetisk interferens.

Den generelle metoden er som følger:

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

(1) Sjekk den romlige fordelingen av grunnbølgen, og finn den fysiske posisjonen med størst amplitude på det romlige distribusjonskartet til grunnbølgen. For bredbåndsinterferens, spesifiser en frekvens i midten av bredbåndsinterferensen (for eksempel en 60MHz-80MHz bredbåndsinterferens, vi kan spesifisere 70MHz), kontroller den romlige fordelingen av frekvenspunktet og finn den fysiske plasseringen med størst amplitude.

(2) Spesifiser plasseringen og se på spektrogrammet til stedet. Sjekk om amplituden til hvert harmoniske punkt i denne posisjonen sammenfaller med det totale spektrogrammet. Hvis de overlapper, betyr det at den angitte plasseringen er det sterkeste stedet som produserer disse forstyrrelsene. For bredbåndsinterferens, sjekk om plasseringen er den maksimale plasseringen for hele bredbåndsinterferensen.

(3) I mange tilfeller genereres ikke alle harmoniske på ett sted. Noen ganger genereres til og med harmoniske og odde harmoniske på forskjellige steder, eller hver harmoniske komponent kan genereres på forskjellige steder. I dette tilfellet kan du finne stedet med den sterkeste strålingen ved å se på den romlige fordelingen av frekvenspunktene du bryr deg om.

(4) Å iverksette tiltak på stedene med sterkest stråling er utvilsomt den mest effektive løsningen på EMI/EMC-problemer.

Denne typen EMI-undersøkelsesmetode som virkelig kan spore “kilden” og forplantningsveien lar ingeniører eliminere EMI-problemer til lavest mulig pris og raskeste hastighet. I et faktisk målingstilfelle av en kommunikasjonsenhet, utstrålet interferens utstrålet fra telefonlinjekabelen. Etter å ha brukt EMSCAN til å utføre ovennevnte sporing og skanning, ble det endelig installert noen flere filterkondensatorer på prosessorkortet, noe som løste EMI-problemet som ingeniøren ikke kunne løse.

Finn raskt plassering av kretsfeil

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

Med økningen i PCB-kompleksiteten øker også vanskeligheten og arbeidsmengden med feilsøking. Med et oscilloskop eller logikkanalysator kan kun én eller et begrenset antall signallinjer observeres samtidig. Det kan imidlertid være tusenvis av signallinjer på kretskortet. Ingeniører kan bare finne problemet ved erfaring eller flaks. Problemet.

Hvis vi har den “fullstendige elektromagnetiske informasjonen” til det normale kortet og det defekte kortet, kan vi sammenligne dataene til de to for å finne det unormale frekvensspekteret, og deretter bruke “interferenskildelokaliseringsteknologien” for å finne ut plasseringen av unormalt frekvensspekter. Finn plasseringen og årsaken til feilen.

Figur 5 viser frekvensspekteret til det normale kortet og det defekte kortet. Gjennom sammenligning er det lett å finne at det er en unormal bredbåndsinterferens på det defekte kortet.

Finn deretter stedet der dette “unormale frekvensspekteret” genereres på det romlige distribusjonskartet til det defekte kortet, som vist i figur 6. På denne måten er feilstedet plassert på et rutenett (7.6 mm×7.6 mm), og problemet kan være svært alvorlig. Diagnosen vil bli stilt snart.

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

Søknadssaker for evaluering av PCB-designkvalitet

Et godt PCB må være nøye utformet av en ingeniør. Problemstillingene som må vurderes inkluderer:

(1) Rimelig kaskadedesign

Spesielt arrangementet av jordplanet og kraftplanet, og utformingen av laget hvor de sensitive signallinjene og signallinjene som genererer mye stråling befinner seg. Det er også deling av jordplanet og kraftplanet, og ruting av signallinjer over det delte området.

(2) Hold signallinjeimpedansen så kontinuerlig som mulig

Så få vias som mulig; så få rettvinklede spor som mulig; og så lite som mulig strømreturareal, kan det produsere mindre harmoniske og lavere strålingsintensitet.

(3) Bra kraftfilter

Rimelig filterkondensatortype, kapasitansverdi, mengde og plasseringsposisjon, samt et rimelig lagdelt arrangement av jordplan og kraftplan, kan sikre at elektromagnetisk interferens kontrolleres i minst mulig område.

(4) Prøv å sikre integriteten til jordplanet

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

Så få vias som mulig; rimelig via sikkerhetsavstand; rimelig enhetsoppsett; rimelig via arrangement for å sikre integriteten til bakkeplanet i størst grad. Tvert imot, tette viaer og for store sikkerhetsavstander, eller urimelig enhetslayout, vil alvorlig påvirke integriteten til jordplanet og kraftplanet, noe som resulterer i en stor mengde induktiv krysstale, fellesmodusstråling, og vil føre til at kretsen Mer følsom for ekstern interferens.

(5) Finn et kompromiss mellom signalintegritet og elektromagnetisk kompatibilitet

Ut fra forutsetningen om å sikre utstyrets normale funksjon, øk den stigende og fallende kanttiden til signalet så mye som mulig for å redusere amplituden og antallet harmoniske av elektromagnetisk stråling som genereres av signalet. For eksempel må du velge en passende dempemotstand, en passende filtreringsmetode og så videre.

Tidligere kunne bruken av den fullstendige elektromagnetiske feltinformasjonen generert av PCB-en vitenskapelig evaluere kvaliteten på PCB-designet. Ved å bruke den fullstendige elektromagnetiske informasjonen til PCB, kan designkvaliteten til PCB evalueres fra følgende fire aspekter: 1. Antall frekvenspunkter: antall harmoniske. 2. Transient interferens: ustabil elektromagnetisk interferens. 3. Strålingsintensitet: størrelsen på elektromagnetisk interferens ved hvert frekvenspunkt. 4. Distribusjonsområde: størrelsen på distribusjonsområdet for elektromagnetisk interferens ved hvert frekvenspunkt på PCB.

I det følgende eksempelet er A-tavlen en forbedring av B-tavlen. De skjematiske diagrammene av de to brettene og utformingen av hovedkomponentene er nøyaktig den samme. Resultatene av spekteret/romlig skanning av de to brettene er vist i figur 7:

Fra spektrogrammet i figur 7 kan det sees at kvaliteten på A-brettet åpenbart er bedre enn B-brettet, fordi:

1. Antallet frekvenspoeng til A-brettet er åpenbart mindre enn B-brettet;

2. Amplituden til de fleste frekvenspunktene på A-kortet er mindre enn B-kortet;

3. Transientinterferensen (frekvenspunkter som ikke er merket) til A-kortet er mindre enn B-kortet.

Hvordan få tak i og bruke PCB elektromagnetisk informasjon

Det kan sees fra romdiagrammet at det totale distribusjonsområdet for elektromagnetisk interferens til A-platen er mye mindre enn B-platen. La oss ta en titt på den elektromagnetiske interferensfordelingen ved et bestemt frekvenspunkt. Ut fra den elektromagnetiske interferensfordelingen ved 462MHz-frekvenspunktet vist i figur 8, er amplituden til A-platen liten og arealet er lite. B-styret har et stort utvalg og et spesielt bredt distribusjonsområde.

Sammendrag av denne artikkelen

Den komplette elektromagnetiske informasjonen til PCB-en lar oss ha en veldig intuitiv forståelse av den generelle PCB-en, som ikke bare hjelper ingeniører med å løse EMI/EMC-problemer, men også hjelper ingeniører med å feilsøke PCB-en og kontinuerlig forbedre designkvaliteten til PCB-en. På samme måte er det mange bruksområder for EMSCAN, for eksempel å hjelpe ingeniører med å løse problemer med elektromagnetisk følsomhet og så videre.