Tradycyjne narzędzia do debugowania PCB obejmują: oscyloskop w dziedzinie czasu, oscyloskop TDR (reflektometria w dziedzinie czasu), analizator logiczny, analizator widma w dziedzinie częstotliwości i inne urządzenia, ale te metody nie mogą dać odzwierciedlenia ogólnych informacji o płytce drukowanej. dane. Płytka drukowana jest również nazywana płytką drukowaną, płytką drukowaną, płytką drukowaną w skrócie, płytką drukowaną (płytka drukowana) lub PWB (płytka drukowana) w skrócie, przy użyciu płytki izolacyjnej jako materiału podstawowego, pociętej na określony rozmiar i przynajmniej przymocowany Wzór przewodzący z otworami (takimi jak otwory na komponenty, otwory mocujące, otwory metalizowane itp.) jest używany do wymiany obudowy komponentów elektronicznych poprzedniego urządzenia i realizacji połączenia między komponentami elektronicznymi. Ponieważ ta płytka jest wykonana przy użyciu druku elektronicznego, nazywana jest płytką drukowaną. Nie jest właściwe nazywanie „płytki drukowanej” jako „obwód drukowany”, ponieważ nie ma „elementów drukowanych”, a jedynie okablowanie na płytce drukowanej.

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

System skanowania kompatybilności elektromagnetycznej Emscan wykorzystuje opatentowaną technologię anteny szeregowej i technologię elektronicznego przełączania, która może mierzyć prąd PCB z dużą prędkością. Kluczem do Emscan jest zastosowanie opatentowanej anteny typu array do pomiaru promieniowania bliskiego pola działającej płytki drukowanej umieszczonej na skanerze. Ta macierz antenowa składa się z 40 x 32 (1280) małych sond pola H, które są osadzone w 8-warstwowej płytce drukowanej, a warstwa ochronna jest dodawana do płytki drukowanej, aby umieścić płytkę pod kontrolą. Wyniki skanowania widma mogą dać nam przybliżone zrozumienie widma generowanego przez EUT: ile jest składowych częstotliwości i przybliżoną wielkość każdej składowej częstotliwości.

Pełne skanowanie pasma

Konstrukcja płytki PCB opiera się na schemacie obwodu, aby zrealizować funkcje wymagane przez projektanta obwodu. Konstrukcja płytki drukowanej odnosi się głównie do projektu układu, który musi uwzględniać różne czynniki, takie jak układ połączeń zewnętrznych, zoptymalizowany układ wewnętrznych elementów elektronicznych, zoptymalizowany układ połączeń metalowych i otworów przelotowych, ochrona elektromagnetyczna i rozpraszanie ciepła. Doskonały projekt układu może obniżyć koszty produkcji i osiągnąć dobrą wydajność obwodu i wydajność rozpraszania ciepła. Prosty projekt layoutu można zrealizować ręcznie, natomiast złożony projekt layoutu należy zrealizować za pomocą projektowania wspomaganego komputerowo.

Wykonując funkcję skanowania widmowego/przestrzennego, umieść działającą płytkę drukowaną na skanerze. Płytka PCB jest podzielona na siatki 7.6 mm × 7.6 mm przez siatkę skanera (każda siatka zawiera sondę pola H) i wykonaj po zeskanowaniu pełnego pasma częstotliwości każdej sondy (zakres częstotliwości może wynosić od 10 kHz do 3 GHz) , Emscan w końcu daje dwa obrazy, a mianowicie zsyntetyzowany spektrogram (ryc. 1) i zsyntetyzowaną mapę przestrzeni (ryc. 2).

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

Skanowanie widmowe/przestrzenne uzyskuje wszystkie dane widmowe każdej sondy w całym obszarze skanowania. Po wykonaniu skanowania widma/przestrzennego można uzyskać informacje o promieniowaniu elektromagnetycznym wszystkich częstotliwości we wszystkich lokalizacjach przestrzennych. Możesz wyobrazić sobie widmo/dane skanowania przestrzennego na Rysunku 1 i Rysunku 2 jako zbiór przestrzennych danych skanowania lub zbiór widma Skanuj dane. możesz:

1. Wyświetl mapę rozkładu przestrzennego określonego punktu częstotliwości (jednej lub więcej częstotliwości), tak jak przeglądanie wyniku skanowania przestrzennego, jak pokazano na rysunku 3.

2. Wyświetl spektrogram określonego punktu lokalizacji fizycznej (jedną lub więcej siatek), podobnie jak przeglądanie wyniku skanowania widma.

Różne wykresy rozkładu przestrzennego na ryc. 3 są wykresami przestrzennymi brzucha punktów częstotliwości oglądanych przez wyznaczone punkty częstotliwości. Uzyskuje się go określając punkt częstotliwości za pomocą × w najwyższym spektrogramie na rysunku. Możesz określić punkt częstotliwości, aby wyświetlić przestrzenny rozkład każdego punktu częstotliwości, lub możesz określić wiele punktów częstotliwości, na przykład określić wszystkie punkty harmoniczne 83M, aby wyświetlić całkowity spektrogram.

Na spektrogramie na rysunku 4 szara część to całkowity spektrogram, a niebieska część to spektrogram w określonej pozycji. Określając fizyczną lokalizację na PCB za pomocą ×, porównując spektrogram (niebieski) i całkowity spektrogram (szary) wygenerowany w tej pozycji, lokalizuje się źródło zakłóceń. Jak widać z fig. 4, sposób ten może szybko znaleźć lokalizację źródła zakłóceń zarówno dla zakłóceń szerokopasmowych, jak i wąskopasmowych.

Szybko zlokalizuj źródło zakłóceń elektromagnetycznych

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

Analizator widma to przyrząd do badania struktury widmowej sygnałów elektrycznych. Służy do pomiaru zniekształceń sygnału, modulacji, czystości widmowej, stabilności częstotliwości i zniekształceń intermodulacyjnych. Może być używany do pomiaru niektórych systemów obwodów, takich jak wzmacniacze i filtry. Parametr jest wielofunkcyjnym elektronicznym przyrządem pomiarowym. Może być również nazywany oscyloskopem w dziedzinie częstotliwości, oscyloskopem śledzącym, oscyloskopem analitycznym, analizatorem harmonicznych, analizatorem charakterystyki częstotliwościowej lub analizatorem Fouriera. Nowoczesne analizatory widma mogą wyświetlać wyniki analizy w sposób analogowy lub cyfrowy i mogą analizować sygnały elektryczne we wszystkich pasmach częstotliwości radiowych od bardzo niskich częstotliwości do pasm fal poniżej 1 Hz.

Za pomocą analizatora widma i pojedynczej sondy bliskiego pola można również zlokalizować „źródła zakłóceń”. Tutaj używamy metody „gaszenia ognia” jako metafory. Test dalekiego pola (standardowy test EMC) można porównać do „wykrywania ognia”. Jeżeli punkt częstotliwości przekracza wartość graniczną, uznaje się to za „wykryto pożar”. Tradycyjne rozwiązanie „analizator widma + pojedyncza sonda” jest powszechnie używane przez inżynierów EMI do wykrywania, „z której części obudowy wydobywa się płomień”. Po wykryciu płomienia, ogólną metodą tłumienia EMI jest zastosowanie ekranowania i filtrowania. „Płomień” jest pokryty wewnątrz produktu. Emscan pozwala nam wykryć źródło źródła zakłóceń – „ogień”, ale także zobaczyć „ogień”, czyli sposób, w jaki źródło zakłóceń się rozprzestrzenia.

Widać wyraźnie, że wykorzystując „pełną informację elektromagnetyczną” bardzo wygodnie jest zlokalizować źródła zakłóceń elektromagnetycznych, nie tylko rozwiązuje problem wąskopasmowych zakłóceń elektromagnetycznych, ale także jest skuteczny w przypadku szerokopasmowych zakłóceń elektromagnetycznych.

Ogólna metoda jest następująca:

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

(1) Sprawdź rozkład przestrzenny fali podstawowej i znajdź fizyczne położenie o największej amplitudzie na mapie rozkładu przestrzennego fali podstawowej. W przypadku zakłóceń szerokopasmowych określ częstotliwość w środku zakłóceń szerokopasmowych (na przykład zakłócenia szerokopasmowe 60MHz-80MHz, możemy określić 70MHz), sprawdź rozkład przestrzenny punktu częstotliwości i znajdź fizyczną lokalizację o największej amplitudzie.

(2) Określ lokalizację i spójrz na spektrogram lokalizacji. Sprawdź, czy amplituda każdego punktu harmonicznej w tej pozycji pokrywa się z całkowitym spektrogramem. Jeśli się nakładają, oznacza to, że wyznaczona lokalizacja jest najsilniejszym miejscem wytwarzającym te zakłócenia. W przypadku zakłóceń szerokopasmowych sprawdź, czy lokalizacja jest maksymalną lokalizacją wszystkich zakłóceń szerokopasmowych.

(3) W wielu przypadkach nie wszystkie harmoniczne są generowane w jednym miejscu. Czasami harmoniczne parzyste i harmoniczne nieparzyste są generowane w różnych lokalizacjach lub każdy składnik harmoniczny może być generowany w różnych lokalizacjach. W takim przypadku możesz znaleźć lokalizację o najsilniejszym promieniowaniu, patrząc na przestrzenny rozkład punktów częstotliwości, na których Ci zależy.

(4) Podejmowanie działań w miejscach o najsilniejszym promieniowaniu jest niewątpliwie najskuteczniejszym rozwiązaniem problemów EMI/EMC.

Ten rodzaj metody badania EMI, która może naprawdę śledzić „źródło” i ścieżkę propagacji, pozwala inżynierom eliminować problemy EMI przy najniższych kosztach i największej szybkości. W rzeczywistym przypadku pomiaru urządzenia komunikacyjnego zakłócenia promieniowane wypromieniowane z kabla linii telefonicznej. Po użyciu EMSCAN do przeprowadzenia wyżej wymienionego śledzenia i skanowania, na płycie procesora zainstalowano w końcu kilka dodatkowych kondensatorów filtrujących, co rozwiązało problem EMI, którego inżynier nie był w stanie rozwiązać.

Szybko zlokalizuj lokalizację usterki obwodu

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

Wraz ze wzrostem złożoności PCB wzrasta również trudność i nakład pracy związany z debugowaniem. Za pomocą oscyloskopu lub analizatora logicznego można jednocześnie obserwować tylko jedną lub ograniczoną liczbę linii sygnałowych. Jednak na płytce drukowanej mogą znajdować się tysiące linii sygnałowych. Inżynierowie mogą znaleźć problem tylko dzięki doświadczeniu lub szczęściu. Problem.

Jeśli mamy „pełną informację elektromagnetyczną” normalnej płyty i uszkodzonej płyty, możemy porównać dane tych dwóch, aby znaleźć nienormalne widmo częstotliwości, a następnie użyć „technologii lokalizacji źródła zakłóceń”, aby znaleźć lokalizację nieprawidłowe widmo częstotliwości. Znajdź lokalizację i przyczynę awarii.

Rysunek 5 pokazuje widmo częstotliwości normalnej płyty i uszkodzonej płyty. Porównując, łatwo jest stwierdzić, że na wadliwej płycie występują nienormalne zakłócenia szerokopasmowe.

Następnie znajdź lokalizację, w której to „nieprawidłowe widmo częstotliwości” jest generowane na mapie rozkładu przestrzennego wadliwej płytki, jak pokazano na rysunku 6. W ten sposób lokalizacja usterki znajduje się na siatce (7.6 mm × 7.6 mm) i problem może być bardzo poważny. Diagnoza zostanie postawiona wkrótce.

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

Przypadki zastosowań do oceny jakości projektu PCB

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

(1) Rozsądny kaskadowy projekt

Zwłaszcza rozmieszczenie płaszczyzny uziemienia i płaszczyzny zasilania oraz projekt warstwy, w której znajdują się wrażliwe linie sygnałowe i linie sygnałowe generujące dużo promieniowania. Istnieje również podział płaszczyzny uziemienia i płaszczyzny zasilania oraz prowadzenie linii sygnałowych w podzielonym obszarze.

(2) Utrzymuj impedancję linii sygnału tak ciągłą, jak to możliwe

Jak najmniej przelotek; jak najmniej śladów pod kątem prostym; i jak najmniejszy obszar powrotu prądu, może wytwarzać mniej harmonicznych i niższą intensywność promieniowania.

(3) Dobry filtr mocy

Rozsądny typ kondensatora filtrującego, wartość pojemności, ilość i pozycja umieszczenia, a także rozsądne warstwowe rozmieszczenie płaszczyzny uziemienia i płaszczyzny zasilania, mogą zapewnić, że zakłócenia elektromagnetyczne są kontrolowane na jak najmniejszym obszarze.

(4) Postaraj się zapewnić integralność płaszczyzny uziemienia

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

Jak najmniej przelotek; rozsądne poprzez bezpieczne odstępy; rozsądny układ urządzenia; rozsądne poprzez układ, aby zapewnić integralność płaszczyzny uziemienia w największym stopniu. Wręcz przeciwnie, gęste przelotki i zbyt duże odstępy bezpieczeństwa lub nieuzasadniony układ urządzeń poważnie wpłyną na integralność płaszczyzny uziemienia i płaszczyzny zasilania, powodując dużą ilość przesłuchów indukcyjnych, promieniowanie w trybie wspólnym i spowodują, że obwód Więcej wrażliwe na zakłócenia zewnętrzne.

(5) Znajdź kompromis między integralnością sygnału a kompatybilnością elektromagnetyczną

W celu zapewnienia prawidłowego funkcjonowania urządzenia należy maksymalnie zwiększyć czas narastania i opadania sygnału, aby zmniejszyć amplitudę i liczbę harmonicznych promieniowania elektromagnetycznego generowanego przez sygnał. Na przykład musisz wybrać odpowiedni rezystor tłumiący, odpowiednią metodę filtrowania i tak dalej.

W przeszłości wykorzystanie pełnych informacji o polu elektromagnetycznym generowanych przez PCB umożliwiało naukową ocenę jakości projektu PCB. Korzystając z pełnej informacji elektromagnetycznej PCB, jakość projektu PCB można ocenić z następujących czterech aspektów: 1. Liczba punktów częstotliwości: liczba harmonicznych. 2. Zakłócenia przejściowe: niestabilne zakłócenia elektromagnetyczne. 3. Intensywność promieniowania: wielkość zakłóceń elektromagnetycznych w każdym punkcie częstotliwości. 4. Obszar dystrybucji: wielkość obszaru dystrybucji zakłóceń elektromagnetycznych w każdym punkcie częstotliwości na płytce drukowanej.

W poniższym przykładzie plansza A jest ulepszeniem planszy B. Schematyczne schematy obu płyt i układ głównych elementów są dokładnie takie same. Wyniki skanowania widmowego/przestrzennego obu tablic pokazano na rysunku 7:

Ze spektrogramu na rysunku 7 widać, że jakość płytki A jest oczywiście lepsza niż płytki B, ponieważ:

1. Liczba punktów częstotliwości tablicy A jest oczywiście mniejsza niż tablicy B;

2. Amplituda większości punktów częstotliwości na płycie A jest mniejsza niż na płycie B;

3. Zakłócenia przejściowe (punkty częstotliwości, które nie są oznaczone) na płycie A są mniejsze niż na płycie B.

Jak uzyskać i zastosować informacje elektromagnetyczne PCB?

Z diagramu przestrzennego widać, że całkowity obszar dystrybucji zakłóceń elektromagnetycznych płyty A jest znacznie mniejszy niż płyty B. Przyjrzyjmy się rozkładowi zakłóceń elektromagnetycznych w określonym punkcie częstotliwości. Sądząc po rozkładzie zakłóceń elektromagnetycznych w punkcie częstotliwości 462 MHz pokazanym na rysunku 8, amplituda płytki A jest mała, a obszar jest mały. Płyta B ma duży zasięg i szczególnie szeroki obszar dystrybucji.

Podsumowanie tego artykułu

Kompletne informacje elektromagnetyczne PCB pozwalają nam na bardzo intuicyjne zrozumienie całej PCB, co nie tylko pomaga inżynierom rozwiązywać problemy EMI/EMC, ale także pomaga inżynierom debugować PCB i stale poprawiać jakość projektu PCB. Podobnie istnieje wiele zastosowań EMSCAN, takich jak pomoc inżynierom w rozwiązywaniu problemów z podatnością elektromagnetyczną i tak dalej.