Tradycyjne narzędzia do debugowania firmy PCB obejmują: oscyloskop w dziedzinie czasu, oscyloskop TDR (reflektometria w dziedzinie czasu), analizator stanów logicznych, analizator widma w dziedzinie częstotliwości i inny sprzęt, ale te środki nie mogą dać odzwierciedlenia ogólnych informacji o danych z płytki drukowanej. W tym artykule przedstawiono metodę uzyskiwania pełnej informacji elektromagnetycznej PCB za pomocą systemu EMSCAN oraz opisano, jak wykorzystać te informacje do pomocy w projektowaniu i debugowaniu.

EMSCAN zapewnia funkcje skanowania widma i przestrzeni. Wyniki skanowania widma mogą dać nam ogólne wyobrażenie o widmie wytwarzanym przez EUT: ile jest składowych częstotliwości i jaka jest przybliżona amplituda każdej składowej częstotliwości. Wynikiem skanowania przestrzennego jest mapa topograficzna z kolorem reprezentującym amplitudę dla punktu częstotliwości. Możemy zobaczyć dynamiczny rozkład pola elektromagnetycznego określonego punktu częstotliwości generowanego przez PCB w czasie rzeczywistym.

„Źródło zakłóceń” można również zlokalizować za pomocą analizatora widma i pojedynczej sondy bliskiego pola. Tutaj użyj metody „pożaru”, aby przeprowadzić metaforę, możesz porównać test dalekiego pola (standardowy test EMC) z „wykryciem pożaru”, jeśli istnieje punkt częstotliwości poza limitem, uważa się to za „znaleziono pożar ”. Tradycyjny schemat „Analizator widma + pojedyncza sonda” jest zwykle używany przez inżynierów EMI do wykrywania, z której części obudowy ucieka płomień. Po wykryciu płomienia, tłumienie EMI odbywa się zazwyczaj poprzez ekranowanie i filtrowanie, aby zakryć płomień wewnątrz produktu. EMSCAN pozwala nam na wykrycie źródła interferencji, „rozpalania”, a także „ognia”, który jest drogą propagacji interferencji. Kiedy EMSCAN jest używany do sprawdzania problemu EMI całego systemu, zwykle przyjmuje się proces śledzenia od płomienia do płomienia. Na przykład najpierw zeskanuj obudowę lub kabel, aby sprawdzić, skąd pochodzą zakłócenia, a następnie prześledź wnętrze produktu, która płytka drukowana powoduje zakłócenia, a następnie prześledź urządzenie lub okablowanie.

Ogólna metoda jest następująca:

(1) Szybko zlokalizuj źródła zakłóceń elektromagnetycznych. Spójrz na przestrzenny rozkład fali podstawowej i znajdź fizyczne położenie o największej amplitudzie w przestrzennym rozkładzie fali podstawowej. W przypadku zakłóceń szerokopasmowych, określ częstotliwość w środku zakłóceń szerokopasmowych (takich jak zakłócenia szerokopasmowe 60MhZ-80mhz, możemy określić 70MHz), sprawdź rozkład przestrzenny tego punktu częstotliwości, znajdź fizyczną lokalizację o największej amplitudzie.

(2) Określ pozycję i zobacz mapę widmową pozycji. Sprawdź, czy amplituda każdego punktu harmonicznego w tej lokalizacji pokrywa się z całym widmem. Jeśli się pokrywają, oznacza to, że określone miejsce jest najsilniejszym miejscem do wywołania tych zakłóceń. W przypadku zakłóceń szerokopasmowych sprawdź, czy ta pozycja jest maksymalną pozycją wszystkich zakłóceń szerokopasmowych.

(3) W wielu przypadkach nie wszystkie harmoniczne są generowane w tym samym miejscu, czasami nawet harmoniczne i nieparzyste harmoniczne są generowane w różnych lokalizacjach lub każda składowa harmoniczna może być generowana w różnych lokalizacjach. W takim przypadku możesz znaleźć najsilniejsze promieniowanie, patrząc na przestrzenny rozkład punktów częstotliwości, na których Ci zależy.

(4) Bez wątpienia najskuteczniejszym rozwiązaniem problemów EMI/EMC jest podejmowanie działań w miejscu o najsilniejszym promieniowaniu.

Ta metoda wykrywania EMI, która może naprawdę śledzić „źródło” i drogę propagacji, umożliwia inżynierom rozwiązywanie problemów EMI przy najniższych kosztach i najszybszym. W przypadku urządzenia komunikacyjnego, w którym promieniowanie promieniowało z kabla telefonicznego, stało się jasne, że dodanie ekranowania lub filtrowania do kabla nie jest możliwe, pozostawiając inżynierów bezradnych. Po tym, jak EMSCAN został użyty do przeprowadzenia powyższego śledzenia i skanowania, kilka juanów wydano na płytę procesora i zainstalowano kilka dodatkowych kondensatorów filtrujących, co rozwiązało problem EMI, którego inżynierowie nie mogli wcześniej rozwiązać. Szybkie lokalizowanie lokalizacji uszkodzeń obwodu Rysunek 5: Schemat widma normalnej płyty i płyty błędu.

Wraz ze wzrostem złożoności PCB wzrasta również trudność i nakład pracy związany z debugowaniem. Za pomocą oscyloskopu lub analizatora logicznego można zaobserwować tylko jedną lub ograniczoną liczbę linii sygnałowych, podczas gdy obecnie na płytce drukowanej mogą znajdować się tysiące linii sygnałowych, a inżynierowie muszą polegać na doświadczeniu lub szczęściu, aby znaleźć problem. Jeśli mamy „pełną informację elektromagnetyczną” normalnej płyty i uszkodzonej płyty, możemy znaleźć nienormalne widmo częstotliwości, porównując dwa dane, a następnie użyć „technologii lokalizacji źródła zakłóceń”, aby znaleźć lokalizację nieprawidłowej częstotliwości widma, a następnie możemy szybko znaleźć lokalizację i przyczynę usterki. Następnie na mapie rozkładu przestrzennego płyty uskokowej znaleziono lokalizację „nieprawidłowego widma”, jak pokazano na RYS.6. W ten sposób lokalizacja uszkodzenia została zlokalizowana na siatce (7.6mm×7.6mm), a problem można było szybko zdiagnozować. Rysunek 6: Znajdź lokalizację „nieprawidłowego widma” na mapie rozkładu przestrzennego tablicy usterek.

Podsumowanie tego artykułu

Pełna informacja elektromagnetyczna PCB, może pozwolić nam na bardzo intuicyjne zrozumienie całej PCB, nie tylko pomóc inżynierom w rozwiązywaniu problemów EMI/EMC, ale także pomóc inżynierom w debugowaniu PCB i stale poprawiać jakość projektu PCB. EMSCAN ma również wiele zastosowań, takich jak pomoc inżynierom w rozwiązywaniu problemów z wrażliwością elektromagnetyczną.