Tradicionalna orodja za odpravljanje napak PCB vključujejo: osciloskop v časovni domeni, osciloskop TDR (reflektometrija v časovni domeni), logični analizator in analizator spektra frekvenčne domene ter drugo opremo, vendar ta sredstva ne morejo odražati splošnih informacij o podatkih s tiskane plošče. Ta članek predstavlja način pridobivanja popolnih elektromagnetnih informacij o tiskanem vezju s sistemom EMSCAN in opisuje, kako te podatke uporabiti za pomoč pri načrtovanju in odpravljanju napak.

EMSCAN ponuja funkcije skeniranja spektra in prostora. Rezultati skeniranja spektra nam lahko dajo splošno predstavo o spektru, ki ga proizvaja EUT: koliko frekvenčnih komponent je in kakšna je približna amplituda posamezne frekvenčne komponente. Rezultat prostorskega skeniranja je topografska karta z barvo, ki predstavlja amplitudo za frekvenčno točko. V realnem času lahko vidimo dinamično porazdelitev elektromagnetnega polja določene frekvenčne točke, ki jo ustvari PCB.

“Vir motenj” je mogoče najti tudi z uporabo analizatorja spektra in ene same sonde za bližnje polje. Tukaj uporabite metodo “požar” za izvedbo metafore, lahko primerjate preskus daljnega polja (standardni preskus EMC) za “zaznavanje požara”, če je frekvenčna točka presegla mejo, se šteje za “odkril požar” ”. Tradicionalno shemo “analizator spektra + ena sonda” običajno uporabljajo inženirji EMI, da zaznajo, iz katerega dela ohišja uhaja plamen. Ko zaznamo plamen, se zatiranje EMI običajno izvede z zaščito in filtriranjem, da pokrije plamen v izdelku. EMSCAN nam omogoča, da zaznamo vir motenj, “vžig” in “požar”, ki je pot širjenja motenj. Ko se EMSCAN uporablja za preverjanje težave EMI celotnega sistema, je postopek sledenja od plamena do plamena običajno sprejet. Na primer, najprej preglejte ohišje ali kabel, da preverite, od kod prihaja do motenj, nato sledite notranjosti izdelka, katera tiskana vezja povzroča motnje, nato pa sledite napravi ali ožičenju.

Splošna metoda je naslednja:

(1) Hitro poiščite vire elektromagnetnih motenj. Poglejte prostorsko porazdelitev temeljnega vala in poiščite fizično lokacijo z največjo amplitudo glede prostorske porazdelitve temeljnega vala. Za širokopasovne motnje navedite frekvenco sredi širokopasovnih motenj (na primer širokopasovne motnje 60MhZ-80mhz, lahko določimo 70MHz), preverite prostorsko porazdelitev te frekvenčne točke in poiščite fizično lokacijo z največjo amplitudo.

(2) Določite položaj in si oglejte zemljevid spektra položaja. Preverite, ali amplituda vsake harmonične točke na tem mestu sovpada s celotnim spektrom. Če se prekrivajo, pomeni, da je določeno mesto najmočnejše mesto za nastanek teh motenj. Za širokopasovne motnje preverite, ali je ta položaj največji položaj celotnih širokopasovnih motenj.

(3) V mnogih primerih se vsi harmoniki ne generirajo na istem mestu, včasih se tudi harmoniki in lihi harmoniki generirajo na različnih lokacijah ali pa se lahko vsaka harmonična komponenta ustvari na različnih lokacijah. V tem primeru lahko najdete najmočnejše sevanje, če pogledate prostorsko porazdelitev frekvenčnih točk, ki vas zanimajo.

(4) Nedvomno je najučinkovitejše reševanje težav EMI/EMC z ukrepi na mestu z najmočnejšim sevanjem.

Ta metoda odkrivanja EMI, ki lahko resnično sledi “izvoru” in poti širjenja, inženirjem omogoča odpravljanje težav z EMI po najnižji ceni in najhitreje. V primeru komunikacijske naprave, kjer je sevanje izhajalo iz telefonskega kabla, se je pokazalo, da dodajanje zaščite ali filtriranje kablu ni izvedljivo, zaradi česar so inženirji nemočni. Potem, ko je bil EMSCAN uporabljen za izvedbo zgornjega sledenja in skeniranja, je bilo za procesorsko ploščo porabljenih še nekaj juanov in nameščenih je bilo še več filtrirnih kondenzatorjev, kar je rešilo problem EMI, ki ga prej inženirji niso mogli rešiti. Hitro iskanje lokacije napake vezja Slika 5: Spektralni diagram normalne plošče in plošče z napako.

Ko se zapletenost PCB povečuje, se povečujeta tudi težava in obremenitev pri odpravljanju napak. Z osciloskopom ali logičnim analizatorjem lahko naenkrat opazimo le eno ali omejeno število signalnih vodov, medtem ko je danes na tiskanem vezju lahko na tisoče signalnih vodov, zato se morajo inženirji pri iskanju težave zanašati na izkušnje ali srečo. Če imamo “popolne elektromagnetne informacije” običajne plošče in okvarjene plošče, lahko nenormalni frekvenčni spekter najdemo s primerjavo teh dveh podatkov in nato z uporabo “tehnologije iskanja motenj virov” ugotovimo lokacijo nenormalne frekvence spektra, nato pa lahko hitro ugotovimo lokacijo in vzrok napake. Nato je bila na zemljevidu prostorske porazdelitve napačne plošče najdena lokacija “nenormalnega spektra”, kot je prikazano na sliki 6. Na ta način je bilo mesto napake locirano v mreži (7.6 mm × 7.6 mm) in težavo je bilo mogoče hitro diagnosticirati. Slika 6: Poiščite lokacijo “nenormalnega spektra” na zemljevidu prostorske porazdelitve plošče napake.

Povzetek tega članka

PCB popolne elektromagnetne informacije nam lahko omogočijo zelo intuitivno razumevanje celotnega tiskanega vezja, ne samo, da inženirjem pomagajo pri reševanju težav EMI/EMC, ampak tudi pomagajo inženirjem pri odpravljanju napak na PCB -ju in nenehno izboljšujejo kakovost zasnove tiskanega vezja. EMSCAN ima tudi številne aplikacije, na primer pomaga inženirjem pri reševanju težav z elektromagnetno občutljivostjo.