เครื่องมือดีบักแบบดั้งเดิมของ PCB รวมถึง: ออสซิลโลสโคปโดเมนเวลา, ออสซิลโลสโคป TDR (การสะท้อนโดเมนเวลา) ตัววิเคราะห์ลอจิกและตัววิเคราะห์สเปกตรัมโดเมนความถี่และอุปกรณ์อื่น ๆ แต่วิธีการเหล่านี้ไม่สามารถสะท้อนข้อมูลโดยรวมของข้อมูลบอร์ด PCB บทความนี้จะแนะนำวิธีการรับข้อมูลแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมบูรณ์ของ PCB ด้วยระบบ EMSCAN และอธิบายวิธีใช้ข้อมูลนี้เพื่อช่วยในการออกแบบและการดีบัก

EMSCAN มีฟังก์ชันการสแกนสเปกตรัมและอวกาศ ผลลัพธ์ของการสแกนสเปกตรัมสามารถให้แนวคิดทั่วไปเกี่ยวกับสเปกตรัมที่ผลิตโดย EUT: จำนวนส่วนประกอบความถี่ที่มีอยู่ และแอมพลิจูดโดยประมาณของแต่ละองค์ประกอบความถี่คืออะไร ผลลัพธ์ของการสแกนเชิงพื้นที่คือแผนที่ภูมิประเทศที่มีสีแทนแอมพลิจูดของจุดความถี่ เราสามารถเห็นการกระจายสนามแม่เหล็กไฟฟ้าแบบไดนามิกของจุดความถี่บางจุดที่สร้างโดย PCB แบบเรียลไทม์

นอกจากนี้ยังสามารถระบุตำแหน่ง “แหล่งสัญญาณรบกวน” ได้โดยใช้เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัมและโพรบระยะใกล้เดียว ในที่นี้ใช้วิธี “ไฟ” อุปมาเปรียบเทียบ ทดสอบสนามไกล (การทดสอบมาตรฐาน EMC) กับ “ตรวจจับไฟ” หากมีจุดความถี่เกินขีดจำกัดถือว่า “พบเพลิงไหม้” ” โดยทั่วไปแล้ววิศวกร EMI จะใช้โครงร่าง “เครื่องวิเคราะห์สเปกตรัม + หัววัดเดี่ยว” แบบเดิมเพื่อตรวจหาส่วนใดของแชสซีที่มีเปลวไฟหลบหนี เมื่อตรวจพบเปลวไฟ โดยทั่วไปแล้วการปราบปราม EMI จะดำเนินการโดยการป้องกันและกรองเพื่อให้ครอบคลุมเปลวไฟภายในผลิตภัณฑ์ EMSCAN ช่วยให้เราสามารถตรวจจับแหล่งที่มาของสัญญาณรบกวน “จุดไฟ” และ “ไฟ” ซึ่งเป็นเส้นทางการแพร่กระจายของการรบกวน เมื่อใช้ EMSCAN เพื่อตรวจสอบปัญหา EMI ของทั้งระบบ โดยทั่วไปจะใช้กระบวนการติดตามจากเปลวไฟไปยังเปลวไฟ ตัวอย่างเช่น ขั้นแรกให้สแกนแชสซีหรือสายเคเบิลเพื่อตรวจสอบว่าสัญญาณรบกวนมาจากไหน จากนั้นตรวจสอบภายในผลิตภัณฑ์ซึ่ง PCB ก่อให้เกิดการรบกวน จากนั้นจึงติดตามอุปกรณ์หรือสายไฟ

วิธีการทั่วไปมีดังนี้:

(1) ค้นหาแหล่งสัญญาณรบกวนแม่เหล็กไฟฟ้าอย่างรวดเร็ว ดูการกระจายเชิงพื้นที่ของคลื่นพื้นฐานและค้นหาตำแหน่งทางกายภาพที่มีแอมพลิจูดมากที่สุดบนการกระจายเชิงพื้นที่ของคลื่นพื้นฐาน สำหรับการรบกวนบรอดแบนด์ ให้ระบุความถี่ที่อยู่ตรงกลางของการรบกวนบรอดแบนด์ (เช่น การรบกวนบรอดแบนด์ 60MhZ-80mhz เราสามารถระบุ 70MHz) ตรวจสอบการกระจายเชิงพื้นที่ของจุดความถี่นี้ ค้นหาตำแหน่งทางกายภาพที่มีแอมพลิจูดที่ใหญ่ที่สุด

(2) ระบุตำแหน่งและดูแผนที่สเปกตรัมของตำแหน่ง ตรวจสอบว่าแอมพลิจูดของจุดฮาร์มอนิกแต่ละจุด ณ ตำแหน่งนั้นตรงกับสเปกตรัมทั้งหมด หากซ้อนทับกัน แสดงว่าตำแหน่งที่ระบุเป็นจุดที่แรงที่สุดในการสร้างสิ่งรบกวนเหล่านี้ สำหรับการรบกวนบรอดแบนด์ ให้ตรวจสอบว่าตำแหน่งนี้เป็นตำแหน่งสูงสุดของการรบกวนบรอดแบนด์ทั้งหมดหรือไม่

(3) ในหลายกรณี ฮาร์โมนิกบางฮาร์โมนิกไม่ได้ถูกสร้างขึ้นที่ตำแหน่งเดียวกัน บางครั้ง ฮาร์โมนิกและฮาร์โมนิกแปลก ๆ ก็ถูกสร้างขึ้นที่ตำแหน่งต่างกัน หรือส่วนประกอบฮาร์มอนิกแต่ละรายการอาจถูกสร้างขึ้นที่ตำแหน่งต่างกัน ในกรณีนี้ คุณสามารถค้นหารังสีที่แรงที่สุดได้โดยดูที่การกระจายเชิงพื้นที่ของจุดความถี่ที่คุณสนใจ

(4) การแก้ปัญหา EMI/EMC มีประสิทธิภาพสูงสุดอย่างไม่ต้องสงสัย โดยใช้มาตรการในสถานที่ที่มีรังสีรุนแรงที่สุด

วิธีการตรวจจับ EMI นี้ ซึ่งสามารถติดตาม “แหล่งที่มา” และเส้นทางการแพร่กระจายได้อย่างแท้จริง ช่วยให้วิศวกรสามารถแก้ไขปัญหา EMI ได้ในราคาต่ำสุดและเร็วที่สุด ในกรณีของอุปกรณ์สื่อสารที่มีการแผ่รังสีจากสายโทรศัพท์ ปรากฏว่าการเพิ่มการหุ้มหรือกรองเข้ากับสายเคเบิลนั้นไม่สามารถทำได้ ทำให้วิศวกรไม่สามารถช่วยเหลือได้ หลังจากที่ EMSCAN ถูกใช้เพื่อดำเนินการติดตามและสแกนข้างต้น เงินอีกสองสามหยวนก็ถูกใช้ไปกับบอร์ดโปรเซสเซอร์ และติดตั้งตัวเก็บประจุตัวกรองอีกหลายตัว ซึ่งช่วยแก้ปัญหา EMI ที่วิศวกรไม่สามารถแก้ไขได้ก่อนหน้านี้ ระบุตำแหน่งความผิดพลาดของวงจรอย่างรวดเร็ว รูปที่ 5: แผนภาพสเปกตรัมของบอร์ดปกติและบอร์ดแสดงความผิดปกติ

เมื่อความซับซ้อนของ PCB เพิ่มขึ้น ความยากและปริมาณงานของการดีบักก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ด้วยออสซิลโลสโคปหรือตัววิเคราะห์ลอจิก สามารถสังเกตเส้นสัญญาณได้ครั้งละหนึ่งเส้นหรือจำนวนจำกัด ในขณะที่ปัจจุบันอาจมีสายสัญญาณหลายพันเส้นบน PCB และวิศวกรต้องอาศัยประสบการณ์หรือโชคในการค้นหาปัญหา หากเรามี “ข้อมูลแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมบูรณ์” ของบอร์ดปกติและบอร์ดที่ผิดพลาด เราสามารถค้นหาสเปกตรัมความถี่ที่ผิดปกติได้โดยการเปรียบเทียบข้อมูลทั้งสอง จากนั้นใช้ “เทคโนโลยีการระบุตำแหน่งแหล่งสัญญาณรบกวน” เพื่อค้นหาตำแหน่งของความถี่ที่ผิดปกติ สเปกตรัมแล้วเราสามารถค้นหาตำแหน่งและสาเหตุของความผิดพลาดได้อย่างรวดเร็ว จากนั้น พบตำแหน่งของ “สเปกตรัมผิดปกติ” ในแผนผังการกระจายเชิงพื้นที่ของเพลตความผิดปกติ ดังแสดงในรูปที่ 6 ด้วยวิธีนี้ ตำแหน่งข้อบกพร่องจะอยู่ที่กริด (7.6 มม. × 7.6 มม.) และสามารถวินิจฉัยปัญหาได้อย่างรวดเร็ว รูปที่ 6: ค้นหาตำแหน่งของ “สเปกตรัมผิดปกติ” ในแผนที่การกระจายเชิงพื้นที่ของแผ่นความผิดปกติ

สรุปบทความนี้

ข้อมูลแม่เหล็กไฟฟ้าที่สมบูรณ์ของ PCB ช่วยให้เรามีความเข้าใจอย่างถ่องแท้เกี่ยวกับ PCB ทั้งหมด ไม่เพียงแต่ช่วยวิศวกรในการแก้ปัญหา EMI/EMC แต่ยังช่วยวิศวกรในการดีบัก PCB และปรับปรุงคุณภาพการออกแบบของ PCB อย่างต่อเนื่อง EMSCAN ยังมีแอปพลิเคชั่นมากมาย เช่น ช่วยวิศวกรแก้ปัญหาความไวทางแม่เหล็กไฟฟ้า