Ang mga tradisyunal na tool para sa pag-debug PCB kasama ang: time domain oscilloscope, TDR (time domain reflectometry) oscilloscope, logic analyzer, at frequency domain spectrum analyzer at iba pang kagamitan, ngunit ang mga pamamaraang ito ay hindi maaaring magbigay ng repleksyon ng pangkalahatang impormasyon ng PCB board. datos. Ang PCB board ay tinatawag ding printed circuit board, printed circuit board, printed circuit board para sa maikli, PCB (printed circuit board) o PWB (printed wiring board) para sa maikli, gamit ang insulating board bilang base material, gupitin sa isang tiyak na sukat, at hindi bababa sa naka-attach Ang isang conductive pattern na may mga butas (tulad ng mga butas ng bahagi, mga butas ng pangkabit, mga butas na metal, atbp.) ay ginagamit upang palitan ang chassis ng mga elektronikong bahagi ng nakaraang device at mapagtanto ang pagkakaugnay sa pagitan ng mga elektronikong bahagi. Dahil ang board na ito ay ginawa gamit ang electronic printing, ito ay tinatawag na “naka-print” na circuit board. Hindi tumpak na tawagin ang “printed circuit board” bilang “printed circuit” dahil walang “printed components” kundi mga wiring lamang sa printed circuit board.

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

Ang Emscan electromagnetic compatibility scanning system ay gumagamit ng isang patented array antenna technology at electronic switching technology, na maaaring masukat ang kasalukuyang ng PCB sa isang mataas na bilis. Ang susi sa Emscan ay ang paggamit ng isang patented array antenna upang sukatin ang malapit na field radiation ng gumaganang PCB na inilagay sa scanner. Binubuo ang antenna array na ito ng 40 x 32 (1280) maliit na H-field probe, na naka-embed sa isang 8-layer circuit board, at isang protective layer ay idinagdag sa circuit board upang ilagay ang PCB sa ilalim ng pagsubok. Ang mga resulta ng pag-scan ng spectrum ay maaaring magbigay sa amin ng magaspang na pag-unawa sa spectrum na nabuo ng EUT: kung gaano karaming mga bahagi ng dalas ang mayroon, at ang tinatayang magnitude ng bawat bahagi ng dalas.

Buong band scan

Ang disenyo ng PCB board ay batay sa circuit schematic diagram upang mapagtanto ang mga function na kinakailangan ng circuit designer. Ang disenyo ng naka-print na circuit board ay pangunahing tumutukoy sa disenyo ng layout, na kailangang isaalang-alang ang iba’t ibang mga kadahilanan tulad ng layout ng mga panlabas na koneksyon, ang na-optimize na layout ng mga panloob na elektronikong bahagi, ang na-optimize na layout ng mga koneksyon sa metal at sa pamamagitan ng mga butas, proteksyon ng electromagnetic, at pag-aalis ng init. Ang mahusay na disenyo ng layout ay maaaring makatipid sa gastos ng produksyon at makamit ang mahusay na pagganap ng circuit at pagganap ng pagwawaldas ng init. Ang simpleng disenyo ng layout ay maaaring maisakatuparan sa pamamagitan ng kamay, habang ang kumplikadong disenyo ng layout ay kailangang maisakatuparan sa tulong ng computer-aided na disenyo.

Kapag nagsasagawa ng spectrum/spatial scanning function, ilagay ang gumaganang PCB sa scanner. Ang PCB ay nahahati sa 7.6mm × 7.6mm grids sa pamamagitan ng grid ng scanner (bawat grid ay naglalaman ng isang H-field probe), at i-execute Pagkatapos i-scan ang buong frequency band ng bawat probe (ang frequency range ay maaaring mula sa 10kHz-3GHz) , Sa wakas ay nagbigay ng dalawang larawan ang Emscan, katulad ng synthesized spectrogram (Figure 1) at ang synthesized space map (Figure 2).

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

Nakukuha ng spectrum/spatial scanning ang lahat ng spectrum data ng bawat probe sa buong lugar ng pag-scan. Pagkatapos magsagawa ng spectrum/spatial scan, maaari mong makuha ang electromagnetic radiation na impormasyon ng lahat ng frequency sa lahat ng spatial na lokasyon. Maaari mong isipin ang spectrum/spatial scan data sa Figure 1 at Figure 2 bilang isang grupo ng spatial scan data o isang grupo ng spectrum I-scan ang data. kaya mo:

1. Tingnan ang spatial distribution map ng tinukoy na frequency point (isa o higit pang mga frequency) tulad ng pagtingin sa spatial na resulta ng pag-scan, tulad ng ipinapakita sa Figure 3.

2. Tingnan ang spectrogram ng tinukoy na pisikal na lokasyon ng punto (isa o higit pang mga grid) tulad ng pagtingin sa resulta ng spectrum scan.

Ang iba’t ibang spatial distribution diagram sa Fig. 3 ay ang spatial abdomen diagram ng mga frequency point na tinitingnan sa pamamagitan ng mga itinalagang frequency point. Ito ay nakuha sa pamamagitan ng pagtukoy ng frequency point na may × sa pinakamataas na spectrogram sa figure. Maaari kang tumukoy ng frequency point para tingnan ang spatial distribution ng bawat frequency point, o maaari mong tukuyin ang maramihang frequency point, halimbawa, tukuyin ang lahat ng harmonic point na 83M para tingnan ang kabuuang spectrogram.

Sa spectrogram sa Figure 4, ang kulay abong bahagi ay ang kabuuang spectrogram, at ang asul na bahagi ay ang spectrogram sa tinukoy na posisyon. Sa pamamagitan ng pagtukoy sa pisikal na lokasyon sa PCB na may ×, paghahambing ng spectrogram (asul) at kabuuang spectrogram (grey) na nabuo sa posisyong iyon, ang lokasyon ng pinagmumulan ng interference ay matatagpuan. Makikita mula sa Figure 4 na ang paraang ito ay mabilis na mahahanap ang lokasyon ng pinagmumulan ng interference para sa parehong broadband interference at narrowband interference.

Mabilis na hanapin ang pinagmulan ng electromagnetic interference

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

A spectrum analyzer is an instrument for studying the spectrum structure of electrical signals. It is used to measure signal distortion, modulation, spectral purity, frequency stability, and intermodulation distortion. It can be used to measure certain circuit systems such as amplifiers and filters. Parameter is a multi-purpose electronic measuring instrument. It can also be called frequency domain oscilloscope, tracking oscilloscope, analysis oscilloscope, harmonic analyzer, frequency characteristic analyzer or Fourier analyzer. Modern spectrum analyzers can display analysis results in analog or digital ways, and can analyze electrical signals in all radio frequency bands from very low frequency to sub-millimeter wave bands below 1 Hz.

Ang paggamit ng spectrum analyzer at isang solong near-field probe ay maaari ding mahanap ang “interference source”. Dito ginagamit namin ang paraan ng “pagpatay ng apoy” bilang isang metapora. Ang far-field test (EMC standard test) ay maihahambing sa “detecting fire”. Kung ang isang frequency point ay lumampas sa halaga ng limitasyon, ito ay itinuturing na “isang sunog ay natagpuan.” Ang tradisyonal na “spectrum analyzer + single probe” na solusyon ay karaniwang ginagamit ng mga inhinyero ng EMI upang makita ang “kung saang bahagi ng chassis lalabas ang apoy”. Matapos matukoy ang apoy, ang pangkalahatang paraan ng pagsugpo sa EMI ay ang paggamit ng shielding at pagsala. Ang “Alab” ay sakop sa loob ng produkto. Binibigyang-daan kami ng Emscan na makita ang pinagmulan ng pinagmumulan ng interference-“apoy”, ngunit makita din ang “apoy”, iyon ay, kung paano kumakalat ang pinagmulan ng interference.

Malinaw na makikita na ang paggamit ng “kumpletong electromagnetic na impormasyon”, napakaginhawa upang mahanap ang mga pinagmumulan ng electromagnetic interference, hindi lamang malulutas ang problema ng narrowband electromagnetic interference, ngunit epektibo rin para sa broadband electromagnetic interference.

Ang pangkalahatang pamamaraan ay ang mga sumusunod:

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

(1) Suriin ang spatial distribution ng fundamental wave, at hanapin ang pisikal na posisyon na may pinakamalaking amplitude sa spatial distribution map ng fundamental wave. Para sa interference ng broadband, tukuyin ang frequency sa gitna ng interference ng broadband (halimbawa, isang 60MHz-80MHz broadband interference, maaari nating tukuyin ang 70MHz), suriin ang spatial distribution ng frequency point, at hanapin ang pisikal na lokasyon na may pinakamalaking amplitude.

(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) In many cases, not all harmonics are generated at one location. Sometimes even harmonics and odd harmonics are generated at different locations, or each harmonic component may be generated at different locations. In this case, you can find the location with the strongest radiation by looking at the spatial distribution of the frequency points you care about.

(4) Ang pagsasagawa ng mga hakbang sa mga lugar na may pinakamalakas na radiation ay walang alinlangan ang pinakamabisang solusyon sa mga problema sa EMI/EMC.

Ang ganitong uri ng paraan ng pagsisiyasat ng EMI na tunay na matutunton ang “pinagmulan” at landas ng pagpapalaganap ay nagbibigay-daan sa mga inhinyero na alisin ang mga problema sa EMI sa pinakamababang halaga at pinakamabilis na bilis. Sa isang aktwal na kaso ng pagsukat ng isang aparatong pangkomunikasyon, ang radiated interference ay nagmula sa cable ng linya ng telepono. Matapos gamitin ang EMSCAN upang isagawa ang nabanggit na pagsubaybay at pag-scan, ang ilan pang mga filter capacitor ay sa wakas ay na-install sa processor board, na nalutas ang problema sa EMI na hindi malutas ng engineer.

Quickly locate the circuit fault location

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

Sa pagtaas ng pagiging kumplikado ng PCB, ang kahirapan at workload ng pag-debug ay tumataas din. Sa isang oscilloscope o logic analyzer, isa o limitadong bilang ng mga linya ng signal ang maaaring maobserbahan nang sabay. Gayunpaman, maaaring mayroong libu-libong linya ng signal sa PCB. Mahahanap lamang ng mga inhinyero ang problema sa pamamagitan ng karanasan o swerte. Ang problema.

Kung mayroon kaming “kumpletong electromagnetic na impormasyon” ng normal na board at ang may sira na board, maaari naming ihambing ang data ng dalawa upang mahanap ang abnormal na frequency spectrum, at pagkatapos ay gamitin ang “interference source location technology” upang malaman ang lokasyon ng abnormal na frequency spectrum. Hanapin ang lokasyon at sanhi ng pagkabigo.

Ipinapakita ng Figure 5 ang frequency spectrum ng normal na board at ang may sira na board. Sa pamamagitan ng paghahambing, madaling makita na mayroong abnormal na interference ng broadband sa faulty board.

Pagkatapos ay hanapin ang lokasyon kung saan nabuo ang “abnormal frequency spectrum” na ito sa spatial distribution map ng faulty board, tulad ng ipinapakita sa Figure 6. Sa ganitong paraan, ang fault location ay matatagpuan sa isang grid (7.6mm×7.6mm), at ang problema ay maaaring maging napakaseryoso. Ang diagnosis ay gagawin sa lalong madaling panahon.

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

Mga kaso ng aplikasyon para sa pagsusuri ng kalidad ng disenyo ng PCB

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

(1) Makatwirang disenyo ng cascading

Lalo na ang pag-aayos ng ground plane at ang power plane, at ang disenyo ng layer kung saan matatagpuan ang mga sensitibong linya ng signal at mga linya ng signal na bumubuo ng maraming radiation. Nariyan din ang dibisyon ng ground plane at ang power plane, at ang pagruruta ng mga linya ng signal sa nahahati na lugar.

(2) Panatilihing tuluy-tuloy ang impedance ng linya ng signal hangga’t maaari

Kaunting vias hangga’t maaari; kaunting bakas ng right-angle hangga’t maaari; at kasing liit ng kasalukuyang lugar ng pagbabalik, maaari itong makagawa ng mas kaunting harmonika at mas mababang intensity ng radiation.

(3) Magandang power filter

Ang makatwirang uri ng kapasitor ng filter, halaga ng kapasidad, dami, at posisyon ng pagkakalagay, pati na rin ang isang makatwirang layered na pag-aayos ng ground plane at power plane, ay maaaring matiyak na ang electromagnetic interference ay kinokontrol sa pinakamaliit na posibleng lugar.

(4) Subukang tiyakin ang integridad ng ground plane

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

Kaunting vias hangga’t maaari; makatwiran sa pamamagitan ng spacing ng kaligtasan; makatwirang layout ng aparato; makatwiran sa pamamagitan ng pag-aayos upang matiyak ang integridad ng ground plane sa pinakamalaking lawak. Sa kabaligtaran, ang siksik na vias at masyadong malaki sa pamamagitan ng spacing ng kaligtasan, o hindi makatwirang layout ng device, ay seryosong makakaapekto sa integridad ng ground plane at power plane, na magreresulta sa malaking halaga ng inductive crosstalk, common mode radiation, at magiging sanhi ng circuit Higit pa sensitibo sa panlabas na panghihimasok.

(5) Maghanap ng kompromiso sa pagitan ng integridad ng signal at electromagnetic compatibility

Sa premise ng pagtiyak ng normal na pag-andar ng kagamitan, dagdagan ang pagtaas at pagbaba ng oras ng gilid ng signal hangga’t maaari upang mabawasan ang amplitude at ang bilang ng mga harmonika ng electromagnetic radiation na nabuo ng signal. Halimbawa, kailangan mong pumili ng angkop na risistor ng pamamasa, isang angkop na paraan ng pag-filter, at iba pa.

Noong nakaraan, ang paggamit ng kumpletong impormasyon ng electromagnetic field na nabuo ng PCB ay maaaring siyentipikong suriin ang kalidad ng disenyo ng PCB. Gamit ang kumpletong electromagnetic na impormasyon ng PCB, masusuri ang kalidad ng disenyo ng PCB mula sa sumusunod na apat na aspeto: 1. Ang bilang ng mga frequency point: ang bilang ng mga harmonika. 2. Lumilipas na interference: hindi matatag na electromagnetic interference. 3. Radiation intensity: ang magnitude ng electromagnetic interference sa bawat frequency point. 4. Lugar ng pamamahagi: ang laki ng lugar ng pamamahagi ng electromagnetic interference sa bawat frequency point sa PCB.

Sa sumusunod na halimbawa, ang A board ay isang pagpapabuti ng B board. Ang mga diagram ng eskematiko ng dalawang board at ang layout ng mga pangunahing bahagi ay eksaktong pareho. Ang mga resulta ng spectrum/spatial scan ng dalawang board ay ipinapakita sa Figure 7:

Mula sa spectrogram sa Figure 7, makikita na ang kalidad ng A board ay malinaw na mas mahusay kaysa sa B board, dahil:

1. Ang bilang ng mga frequency point ng A board ay malinaw na mas mababa kaysa sa B board;

2. Ang amplitude ng karamihan sa mga frequency point ng A board ay mas maliit kaysa sa B board;

3. Ang lumilipas na interference (mga frequency point na hindi minarkahan) ng A board ay mas mababa kaysa sa B board.

Paano kumuha at mag-aplay ng PCB electromagnetic na impormasyon

Makikita mula sa space diagram na ang kabuuang electromagnetic interference distribution area ng A plate ay mas maliit kaysa sa B plate. Tingnan natin ang pamamahagi ng electromagnetic interference sa isang partikular na frequency point. Sa paghusga mula sa pamamahagi ng electromagnetic interference sa 462MHz frequency point na ipinapakita sa Figure 8, maliit ang amplitude ng A plate at maliit ang lugar. Ang B board ay may malaking saklaw at partikular na malawak na lugar ng pamamahagi.

Buod ng artikulong ito

Ang kumpletong electromagnetic na impormasyon ng PCB ay nagbibigay-daan sa amin na magkaroon ng isang napaka-intuitive na pag-unawa sa pangkalahatang PCB, na hindi lamang tumutulong sa mga inhinyero na malutas ang mga problema sa EMI/EMC, ngunit tumutulong din sa mga inhinyero na i-debug ang PCB at patuloy na mapabuti ang kalidad ng disenyo ng PCB. Katulad nito, mayroong maraming mga aplikasyon ng EMSCAN, tulad ng pagtulong sa mga inhinyero na malutas ang mga isyu sa pagiging sensitibo sa electromagnetic at iba pa.