Instrumentele tradiționale pentru depanare PCB includ: osciloscop în domeniul timpului, osciloscop TDR (reflectometrie în domeniul timpului), analizor logic și analizor de spectru în domeniul frecvenței și alte echipamente, dar aceste metode nu pot oferi o reflectare a informațiilor generale ale plăcii PCB. date. Placa PCB se mai numește și placă de circuit imprimat, placă de circuit imprimat, placă de circuit imprimat pentru scurt, PCB (placă de circuit imprimat) sau PWB (placă de cablare imprimată) pe scurt, folosind placa izolatoare ca material de bază, tăiată într-o anumită dimensiune și cel puțin atașat Un model conductiv cu găuri (cum ar fi găuri pentru componente, găuri de fixare, găuri metalizate etc.) este utilizat pentru a înlocui șasiul componentelor electronice ale dispozitivului anterior și a realiza interconectarea dintre componentele electronice. Deoarece această placă este realizată folosind imprimare electronică, se numește o placă de circuit „imprimată”. Nu este corect să numiți „placă de circuite imprimate” drept „circuit imprimat” deoarece nu există „componente imprimate”, ci doar cablaje pe placa de circuite imprimate.

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Sistemul de scanare a compatibilității electromagnetice Emscan utilizează o tehnologie patentată de antenă și o tehnologie de comutare electronică, care poate măsura curentul PCB la o viteză mare. Cheia Emscan este utilizarea unei antene matrice patentate pentru a măsura radiația în câmp apropiat a PCB-ului de lucru plasat pe scaner. Această matrice de antene constă din 40 x 32 (1280) sonde mici de câmp H, care sunt încorporate într-o placă de circuit cu 8 straturi, iar pe placa de circuit este adăugat un strat protector pentru a plasa PCB-ul supus testării. Rezultatele scanării spectrului ne pot oferi o înțelegere aproximativă a spectrului generat de EUT: câte componente de frecvență există și magnitudinea aproximativă a fiecărei componente de frecvență.

Scanare completă în bandă

Proiectarea plăcii PCB se bazează pe schema circuitului pentru a realiza funcțiile cerute de proiectantul de circuite. Designul plăcii de circuit imprimat se referă în principal la designul aspectului, care trebuie să ia în considerare diverși factori, cum ar fi aspectul conexiunilor externe, aspectul optimizat al componentelor electronice interne, aspectul optimizat al conexiunilor metalice și prin găuri, protecție electromagnetică și disiparea căldurii. Designul excelent al aspectului poate economisi costurile de producție și poate obține performanțe bune ale circuitului și performanțe de disipare a căldurii. Designul de layout simplu poate fi realizat manual, în timp ce designul de layout complex trebuie realizat cu ajutorul proiectării asistate de computer.

Când efectuați funcția de scanare spectrală/spațială, așezați PCB-ul de lucru pe scaner. PCB-ul este împărțit în grile de 7.6 mm × 7.6 mm de grila scanerului (fiecare grilă conține o sondă de câmp H) și se execută După scanarea întregii benzi de frecvență a fiecărei sonde (intervalul de frecvență poate fi de la 10 kHz-3 GHz) , Emscan oferă în cele din urmă două imagini, și anume spectrograma sintetizată (Figura 1) și harta spațială sintetizată (Figura 2).

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Scanarea spectrală/spațială obține toate datele de spectru ale fiecărei sonde din întreaga zonă de scanare. După efectuarea unei scanări spectrului/spațial, puteți obține informațiile despre radiația electromagnetică pentru toate frecvențele din toate locațiile spațiale. Vă puteți imagina datele de scanare spectrală/spațială din Figura 1 și Figura 2 ca o grămadă de date de scanare spațială sau o grămadă de date de scanare a spectrului. poti:

1. Vizualizați harta de distribuție spațială a punctului de frecvență specificat (una sau mai multe frecvențe) la fel ca și vizualizarea rezultatului scanării spațiale, așa cum se arată în Figura 3.

2. Vizualizați spectrograma punctului de locație fizică specificat (una sau mai multe grile) la fel ca și vizualizarea rezultatului scanării spectrului.

Diferitele diagrame de distribuție spațială din Fig. 3 sunt diagramele spațiale ale abdomenului ale punctelor de frecvență vizualizate prin punctele de frecvență desemnate. Se obține prin specificarea punctului de frecvență cu × în spectrograma cea mai sus din figură. Puteți specifica un punct de frecvență pentru a vedea distribuția spațială a fiecărui punct de frecvență sau puteți specifica mai multe puncte de frecvență, de exemplu, specificați toate punctele armonice ale 83M pentru a vizualiza spectrograma totală.

În spectrograma din Figura 4, partea gri este spectrograma totală, iar partea albastră este spectrograma în poziția specificată. Specificând locația fizică pe PCB cu ×, comparând spectrograma (albastru) și spectrograma totală (gri) generată în acea poziție, se găsește locația sursei de interferență. Se poate observa din Figura 4 că această metodă poate găsi rapid locația sursei de interferență atât pentru interferența în bandă largă, cât și pentru interferența în bandă îngustă.

Localizați rapid sursa de interferență electromagnetică

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Un analizor de spectru este un instrument pentru studiul structurii spectrului semnalelor electrice. Este folosit pentru a măsura distorsiunea semnalului, modulația, puritatea spectrală, stabilitatea frecvenței și distorsiunea intermodulației. Poate fi folosit pentru a măsura anumite sisteme de circuite, cum ar fi amplificatoare și filtre. Parametrul este un instrument de măsurare electronic multifuncțional. Poate fi numit și osciloscop în domeniul frecvenței, osciloscop de urmărire, osciloscop de analiză, analizor de armonici, analizor de caracteristici de frecvență sau analizor Fourier. Analizoarele moderne de spectru pot afișa rezultatele analizei în moduri analogice sau digitale și pot analiza semnale electrice în toate benzile de frecvență radio, de la frecvență foarte joasă până la benzi de unde submilimetrice sub 1 Hz.

Folosind un analizor de spectru și o singură sondă de câmp apropiat, de asemenea, puteți localiza „surse de interferență”. Aici folosim metoda „stingerii focului” ca metaforă. Testul în câmp îndepărtat (testul standard EMC) poate fi comparat cu „detectarea incendiului”. Dacă un punct de frecvență depășește valoarea limită, acesta este considerat „un incendiu a fost găsit”. Soluția tradițională „analizor de spectru + sondă unică” este utilizată în general de inginerii EMI pentru a detecta „din ce parte a șasiului iese flacăra”. După ce flacăra este detectată, metoda generală de suprimare a EMI este de a utiliza ecranarea și filtrarea. „Flacăra” este acoperită în interiorul produsului. Emscan ne permite să detectăm sursa sursei de interferență-„foc”, dar și să vedem „focul”, adică modul în care se răspândește sursa de interferență.

Se poate observa clar că folosind „informații electromagnetice complete”, este foarte convenabil să localizați sursele de interferență electromagnetică, nu numai că poate rezolva problema interferențelor electromagnetice în bandă îngustă, dar și eficient pentru interferența electromagnetică în bandă largă.

Metoda generală este următoarea:

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

(1) Verificați distribuția spațială a undei fundamentale și găsiți poziția fizică cu cea mai mare amplitudine pe harta de distribuție spațială a undei fundamentale. Pentru interferența în bandă largă, specificați o frecvență în mijlocul interferenței în bandă largă (de exemplu, o interferență în bandă largă 60MHz-80MHz, putem specifica 70MHz), verificați distribuția spațială a punctului de frecvență și găsiți locația fizică cu cea mai mare amplitudine.

(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) În multe cazuri, nu toate armonicile sunt generate într-o singură locație. Uneori, armonicile pare și armonicile impare sunt generate în locații diferite sau fiecare componentă armonică poate fi generată în locații diferite. În acest caz, puteți găsi locația cu cea mai puternică radiație uitându-vă la distribuția spațială a punctelor de frecvență la care vă interesează.

(4) Luarea de măsuri în locurile cu cea mai puternică radiație este, fără îndoială, cea mai eficientă soluție la problemele EMI/EMC.

Acest tip de metodă de investigare EMI, care poate urmări cu adevărat „sursa” și calea de propagare, le permite inginerilor să elimine problemele EMI la cel mai mic cost și la cea mai rapidă viteză. Într-un caz real de măsurare a unui dispozitiv de comunicație, interferența radiată a radiat de la cablul liniei telefonice. După ce am folosit EMSCAN pentru a efectua urmărirea și scanarea menționate mai sus, pe placa procesorului au fost instalați în sfârșit câțiva condensatori de filtru, ceea ce a rezolvat problema EMI pe care inginerul nu a putut-o rezolva.

Quickly locate the circuit fault location

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Odată cu creșterea complexității PCB, dificultatea și volumul de muncă de depanare sunt, de asemenea, în creștere. Cu un osciloscop sau un analizor logic, doar una sau un număr limitat de linii de semnal pot fi observate în același timp. Cu toate acestea, pot exista mii de linii de semnal pe PCB. Inginerii pot găsi problema doar prin experiență sau noroc. Problema.

Dacă avem „informații electromagnetice complete” ale plăcii normale și ale plăcii defecte, putem compara datele celor două pentru a găsi spectrul de frecvență anormal și apoi folosim „tehnologia de localizare a sursei de interferență” pentru a afla locația spectru de frecvență anormal. Găsiți locația și cauza defecțiunii.

Figura 5 prezintă spectrul de frecvență al plăcii normale și al plăcii defecte. Prin comparație, este ușor de constatat că există o interferență anormală în bandă largă pe placa defectă.

Apoi găsiți locația în care acest „spectru de frecvență anormal” este generat pe harta de distribuție spațială a plăcii defectuoase, așa cum se arată în Figura 6. În acest fel, locația defecțiunii este situată pe o grilă (7.6 mm × 7.6 mm) și problema poate fi foarte grava. Diagnosticul va fi pus în curând.

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Cazuri de aplicare pentru evaluarea calității designului PCB

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

(1) Design rezonabil în cascadă

În special aranjarea planului de masă și a planului de putere și designul stratului în care se află liniile de semnal sensibile și liniile de semnal care generează multă radiație. Există, de asemenea, împărțirea planului de masă și a planului de putere și rutarea liniilor de semnal în zona divizată.

(2) Păstrați impedanța liniei de semnal cât mai continuă posibil

Cât mai puține vias posibil; cât mai puține urme în unghi drept; și o zonă cât mai mică de returnare a curentului, poate produce mai puține armonice și o intensitate mai mică a radiației.

(3) Filtru de putere bun

Tipul de condensator de filtru rezonabil, valoarea capacității, cantitatea și poziția de plasare, precum și o aranjare rezonabilă în straturi a planului de masă și a planului de putere pot asigura controlul interferențelor electromagnetice în cea mai mică zonă posibilă.

(4) Încercați să asigurați integritatea planului de masă

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Cât mai puține vias posibil; rezonabil prin spațierea de siguranță; aspect rezonabil al dispozitivului; rezonabil prin aranjament pentru a asigura integritatea planului de sol în cea mai mare măsură. Dimpotrivă, căile dense și prea mari prin spațierea de siguranță sau aspectul nerezonabil al dispozitivului vor afecta serios integritatea planului de masă și a planului de putere, rezultând o cantitate mare de diafonie inductivă, radiații în modul comun și vor cauza circuitul Mai mult sensibil la interferențe externe.

(5) Găsiți un compromis între integritatea semnalului și compatibilitatea electromagnetică

Pe premisa asigurării funcționării normale a echipamentului, creșteți cât mai mult timpul de creștere și descreștere a semnalului pentru a reduce amplitudinea și numărul de armonici ale radiației electromagnetice generate de semnal. De exemplu, trebuie să selectați un rezistor de amortizare adecvat, o metodă de filtrare adecvată și așa mai departe.

În trecut, utilizarea informațiilor complete despre câmpul electromagnetic generată de PCB poate evalua științific calitatea designului PCB. Folosind informațiile electromagnetice complete ale PCB-ului, calitatea proiectării PCB-ului poate fi evaluată din următoarele patru aspecte: 1. Numărul de puncte de frecvență: numărul de armonici. 2. Interferențe tranzitorii: interferențe electromagnetice instabile. 3. Intensitatea radiației: magnitudinea interferenței electromagnetice la fiecare punct de frecvență. 4. Zona de distribuție: dimensiunea zonei de distribuție a interferenței electromagnetice la fiecare punct de frecvență de pe PCB.

În exemplul următor, placa A este o îmbunătățire a plăcii B. Diagramele schematice ale celor două plăci și dispunerea componentelor principale sunt exact aceleași. Rezultatele scanării spectrului/spațial a celor două plăci sunt prezentate în Figura 7:

Din spectrograma din Figura 7, se poate observa că calitatea plăcii A este evident mai bună decât cea a plăcii B, deoarece:

1. Numărul de puncte de frecvență al plăcii A este evident mai mic decât cel al plăcii B;

2. Amplitudinea majorității punctelor de frecvență ale plăcii A este mai mică decât cea a plăcii B;

3. Interferența tranzitorie (puncte de frecvență care nu sunt marcate) a plăcii A este mai mică decât cea a plăcii B.

Cum să obțineți și să aplicați informații electromagnetice PCB

Din diagrama spațială se poate observa că aria totală de distribuție a interferențelor electromagnetice a plăcii A este mult mai mică decât cea a plăcii B. Să aruncăm o privire la distribuția interferențelor electromagnetice la un anumit punct de frecvență. Judecând după distribuția interferenței electromagnetice la punctul de frecvență de 462 MHz prezentat în Figura 8, amplitudinea plăcii A este mică și aria este mică. Placa B are o gamă largă și o zonă de distribuție deosebit de largă.

Rezumatul acestui articol

Informațiile electromagnetice complete ale PCB-ului ne permit să avem o înțelegere foarte intuitivă a PCB-ului general, care nu numai că îi ajută pe ingineri să rezolve problemele EMI/EMC, dar îi ajută și pe ingineri să depaneze PCB-ul și să îmbunătățească continuu calitatea designului PCB-ului. În mod similar, există multe aplicații ale EMSCAN, cum ar fi ajutarea inginerilor să rezolve problemele de susceptibilitate electromagnetică și așa mai departe.