Hata ayıklama için geleneksel araçlar PCB şunları içerir: zaman alanı osiloskopu, TDR (zaman alanı reflektometrisi) osiloskopu, mantık analizörü ve frekans alanı spektrum analizörü ve diğer ekipmanlar, ancak bu yöntemler PCB kartının genel bilgilerinin bir yansımasını veremez. veri. PCB kartı aynı zamanda baskılı devre kartı, baskılı devre kartı, kısaca baskılı devre kartı, PCB (baskılı devre kartı) veya kısaca PWB (baskılı devre kartı) olarak adlandırılır, temel malzeme olarak yalıtım kartı kullanılarak, belirli bir boyuta kesilir ve en azından takılı Önceki cihazın elektronik bileşenlerinin şasisini değiştirmek ve elektronik bileşenler arasındaki ara bağlantıyı gerçekleştirmek için delikli bir iletken model (bileşen delikleri, sabitleme delikleri, metalize delikler vb.) kullanılır. Bu kart elektronik baskı kullanılarak yapıldığı için “baskılı” devre kartı olarak adlandırılır. “Baskılı devre kartını” “baskılı devre” olarak adlandırmak doğru değildir, çünkü “baskılı bileşen” yoktur, sadece baskılı devre kartı üzerinde kablolama vardır.

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

Emscan elektromanyetik uyumluluk tarama sistemi, PCB akımını yüksek hızda ölçebilen patentli bir dizi anten teknolojisi ve elektronik anahtarlama teknolojisi kullanır. Emscan’ın anahtarı, tarayıcıya yerleştirilen çalışan PCB’nin yakın alan radyasyonunu ölçmek için patentli bir dizi antenin kullanılmasıdır. Bu anten dizisi, 40 katmanlı bir devre kartına gömülü 32 x 1280 (8) küçük H-alan probundan oluşur ve PCB’yi teste tabi tutmak için devre kartına koruyucu bir katman eklenir. Spektrum taramasının sonuçları bize EUT tarafından üretilen spektrum hakkında kabaca bir fikir verebilir: kaç tane frekans bileşeni vardır ve her bir frekans bileşeninin yaklaşık büyüklüğü.

Tam bant taraması

PCB kartının tasarımı, devre tasarımcısının ihtiyaç duyduğu işlevleri gerçekleştirmek için devre şematik diyagramına dayanmaktadır. Baskılı devre kartının tasarımı esas olarak, dış bağlantıların düzeni, dahili elektronik bileşenlerin optimize edilmiş düzeni, metal bağlantıların ve açık deliklerin optimize edilmiş düzeni, elektromanyetik koruma gibi çeşitli faktörleri dikkate alması gereken düzen tasarımına atıfta bulunur. ısı dağılımı. Mükemmel yerleşim tasarımı, üretim maliyetinden tasarruf edebilir ve iyi devre performansı ve ısı dağılımı performansı sağlayabilir. Basit yerleşim tasarımı elle gerçekleştirilebilirken, karmaşık yerleşim tasarımının bilgisayar destekli tasarım yardımıyla gerçekleştirilmesi gerekir.

Spektrum/uzaysal tarama işlevini gerçekleştirirken, çalışan PCB’yi tarayıcıya yerleştirin. PCB, tarayıcının ızgarası tarafından 7.6 mm × 7.6 mm ızgaralara bölünmüştür (her ızgara bir H-alanı probu içerir) ve yürütülür Her bir probun tam frekans bandını taradıktan sonra (frekans aralığı 10kHz-3GHz arasında olabilir) , Emscan sonunda sentezlenmiş spektrogram (Şekil 1) ve sentezlenmiş uzay haritası (Şekil 2) olmak üzere iki resim verir.

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

Spektrum/uzaysal tarama, tüm tarama alanındaki her bir probun tüm spektrum verilerini alır. Bir spektrum/uzaysal tarama gerçekleştirdikten sonra, tüm uzaysal konumlardaki tüm frekansların elektromanyetik radyasyon bilgisini alabilirsiniz. Şekil 1 ve Şekil 2’deki spektrum/uzaysal tarama verilerini bir grup uzamsal tarama verisi veya bir grup spektrum Tarama verisi olarak hayal edebilirsiniz. yapabilirsiniz:

1. Belirtilen frekans noktasının (bir veya daha fazla frekans) uzamsal dağılım haritasını, tıpkı Şekil 3’te gösterildiği gibi, uzamsal tarama sonucunu görüntüler gibi görüntüleyin.

2. Spektrum tarama sonucunu görüntüler gibi, belirtilen fiziksel konum noktasının (bir veya daha fazla ızgara) spektrogramını görüntüleyin.

Şekil 3’teki çeşitli uzamsal dağılım diyagramları, belirlenmiş frekans noktaları aracılığıyla görüntülenen frekans noktalarının uzamsal karın diyagramlarıdır. Şekilde en üstteki spektrogramda frekans noktası × ile belirtilerek elde edilir. Her bir frekans noktasının uzamsal dağılımını görüntülemek için bir frekans noktası belirtebilir veya birden fazla frekans noktası belirtebilirsiniz, örneğin toplam spektrogramı görüntülemek için 83M’nin tüm harmonik noktalarını belirleyebilirsiniz.

Şekil 4’teki spektrogramda gri kısım toplam spektrogram, mavi kısım ise belirtilen konumdaki spektrogramdır. PCB üzerindeki fiziksel konumu × ile belirterek, spektrogramı (mavi) ve o konumda oluşturulan toplam spektrogramı (gri) karşılaştırarak, girişim kaynağının konumu bulunur. Şekil 4’ten, bu yöntemin hem geniş bant paraziti hem de dar bant paraziti için parazit kaynağının yerini hızlı bir şekilde bulabildiği görülebilir.

Elektromanyetik parazit kaynağını hızla bulun

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

Bir spektrum analizörü, elektrik sinyallerinin spektrum yapısını incelemek için bir araçtır. Sinyal bozulmasını, modülasyonu, spektral saflığı, frekans kararlılığını ve intermodülasyon bozulmasını ölçmek için kullanılır. Amplifikatörler ve filtreler gibi belirli devre sistemlerini ölçmek için kullanılabilir. Parametre, çok amaçlı bir elektronik ölçüm cihazıdır. Frekans alanı osiloskopu, izleme osiloskopu, analiz osiloskopu, harmonik analizörü, frekans karakteristik analizörü veya Fourier analizörü olarak da adlandırılabilir. Modern spektrum analizörleri, analiz sonuçlarını analog veya dijital yollarla görüntüleyebilir ve çok düşük frekanstan 1 Hz’nin altındaki milimetre altı dalga bantlarına kadar tüm radyo frekans bantlarındaki elektrik sinyallerini analiz edebilir.

Bir spektrum analizörü ve tek bir yakın alan probu kullanarak “parazit kaynakları” da tespit edilebilir. Burada bir metafor olarak “yangını söndürme” yöntemini kullanıyoruz. Uzak alan testi (EMC standart testi), “yangın algılama” ile karşılaştırılabilir. Bir frekans noktası sınır değeri aşarsa, “yangın bulunmuştur” olarak kabul edilir. Geleneksel “spektrum analizörü + tek prob” çözümü, genellikle EMI mühendisleri tarafından “alevin şasinin hangi kısmından çıktığını” tespit etmek için kullanılır. Alev algılandıktan sonra genel EMI bastırma yöntemi, ekranlama ve filtreleme kullanmaktır. Ürün içerisinde “Alev” kaplıdır. Emscan, girişim kaynağının kaynağını – “yangın”ı tespit etmemize ve aynı zamanda “yangın”ı, yani girişim kaynağının yayılma şeklini görmemize olanak tanır.

“Tam elektromanyetik bilgi” kullanarak, elektromanyetik girişim kaynaklarını bulmanın çok uygun olduğu, yalnızca dar bant elektromanyetik girişim sorununu çözebileceği değil, aynı zamanda geniş bant elektromanyetik girişim için de etkili olduğu açıkça görülebilir.

Genel yöntem aşağıdaki gibidir:

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

(1) Temel dalganın uzaysal dağılımını kontrol edin ve temel dalganın uzaysal dağılım haritasında en büyük genliğe sahip fiziksel konumu bulun. Geniş bant paraziti için, geniş bant parazitinin ortasında bir frekans belirtin (örneğin, 60MHz-80MHz geniş bant paraziti, 70MHz belirtebiliriz), frekans noktasının uzamsal dağılımını kontrol edin ve en büyük genliğe sahip fiziksel konumu bulun.

(2) Konumu belirtin ve konumun spektrogramına bakın. Bu konumdaki her bir harmonik noktanın genliğinin toplam spektrogram ile çakışıp örtüşmediğini kontrol edin. Çakışırlarsa, belirlenen konumun bu parazitleri üreten en güçlü yer olduğu anlamına gelir. Geniş bant paraziti için, konumun tüm geniş bant parazitinin maksimum konumu olup olmadığını kontrol edin.

(3) Çoğu durumda, tüm harmonikler tek bir yerde üretilmez. Bazen harmonikler ve tek harmonikler farklı lokasyonlarda üretilebilir veya her harmonik bileşen farklı lokasyonlarda üretilebilir. Bu durumda önemsediğiniz frekans noktalarının uzamsal dağılımına bakarak en güçlü radyasyona sahip konumu bulabilirsiniz.

(4) Radyasyonun en güçlü olduğu yerlerde önlem almak kuşkusuz EMI/EMC sorunlarına en etkili çözümdür.

“Kaynak” ve yayılma yolunu gerçekten izleyebilen bu tür bir EMI araştırma yöntemi, mühendislerin EMI sorunlarını en düşük maliyet ve en hızlı şekilde ortadan kaldırmasını sağlar. Bir iletişim cihazının gerçek bir ölçüm durumunda, telefon hattı kablosundan yayılan parazit radyasyonu. Yukarıda bahsedilen izleme ve taramayı gerçekleştirmek için EMSCAN’ı kullandıktan sonra, işlemci kartına nihayet birkaç filtre kondansatörü takıldı ve bu da mühendisin çözemediği EMI sorununu çözdü.

Devre arıza yerini hızla bulun

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

PCB karmaşıklığının artmasıyla, hata ayıklamanın zorluğu ve iş yükü de artmaktadır. Bir osiloskop veya mantık analizörü ile aynı anda sadece bir veya sınırlı sayıda sinyal hattı gözlemlenebilir. Ancak PCB üzerinde binlerce sinyal hattı olabilir. Mühendisler sorunu ancak deneyim veya şansla bulabilirler. Sorun.

Normal kartın ve arızalı kartın “tam elektromanyetik bilgisine” sahipsek, anormal frekans spektrumunu bulmak için ikisinin verilerini karşılaştırabilir ve ardından yerini bulmak için “girişim kaynağı konum teknolojisini” kullanabiliriz. anormal frekans spektrumu Arızanın yerini ve nedenini bulun.

Şekil 5, normal kartın ve arızalı kartın frekans spektrumunu göstermektedir. Karşılaştırma yoluyla, arızalı kartta anormal bir geniş bant paraziti olduğunu bulmak kolaydır.

Ardından, Şekil 6’da gösterildiği gibi, arızalı kartın uzamsal dağılım haritasında bu “anormal frekans spektrumunun” oluşturulduğu yeri bulun. sorun çok ciddi olabilir. Yakında teşhis konulacak.

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

PCB tasarım kalitesini değerlendirmek için uygulama durumları

İyi bir PCB’nin bir mühendis tarafından dikkatlice tasarlanması gerekir. Göz önünde bulundurulması gereken konular şunlardır:

(1) Makul basamaklı tasarım

Özellikle yer düzlemi ve güç düzleminin düzenlenmesi ve çok fazla radyasyon üreten hassas sinyal hatlarının ve sinyal hatlarının bulunduğu katmanın tasarımı. Ayrıca yer düzlemi ile güç düzleminin bölünmesi ve bölünmüş alan boyunca sinyal hatlarının yönlendirilmesi de vardır.

(2) Sinyal hattı empedansını mümkün olduğunca sürekli tutun

Mümkün olduğu kadar az yol; mümkün olduğunca az dik açılı iz; ve mümkün olduğunca küçük akım dönüş alanı, daha az harmonik ve daha düşük radyasyon yoğunluğu üretebilir.

(3) İyi güç filtresi

Makul filtre kapasitör tipi, kapasitans değeri, miktarı ve yerleştirme konumu ile yer düzlemi ve güç düzleminin makul bir katmanlı düzenlemesi, elektromanyetik parazitin mümkün olan en küçük alanda kontrol edilmesini sağlayabilir.

(4) Yer düzleminin bütünlüğünü sağlamaya çalışın

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

Mümkün olduğu kadar az yol; güvenlik aralığı ile makul; makul cihaz düzeni; Yer düzleminin bütünlüğünü en büyük ölçüde sağlamak için düzenleme yoluyla makul. Aksine, yoğun yollar ve çok büyük güvenlik aralığı veya makul olmayan cihaz yerleşimi, yer düzlemi ve güç düzleminin bütünlüğünü ciddi şekilde etkileyerek büyük miktarda endüktif karışma, ortak mod radyasyonu ile sonuçlanır ve devreye neden olur Daha Fazla dış müdahaleye karşı hassastır.

(5) Sinyal bütünlüğü ve elektromanyetik uyumluluk arasında bir uzlaşma bulun

Ekipmanın normal çalışmasını sağlama öncülüğünde, sinyal tarafından üretilen elektromanyetik radyasyonun genliğini ve harmonik sayısını azaltmak için sinyalin yükselen ve düşen kenar süresini mümkün olduğunca artırın. Örneğin, uygun bir sönümleme direnci, uygun bir filtreleme yöntemi vb. seçmeniz gerekir.

Geçmişte, PCB tarafından üretilen tam elektromanyetik alan bilgisinin kullanılması, PCB tasarımının kalitesini bilimsel olarak değerlendirebilirdi. PCB’nin tüm elektromanyetik bilgilerini kullanarak, PCB’nin tasarım kalitesi aşağıdaki dört açıdan değerlendirilebilir: 1. Frekans noktalarının sayısı: harmoniklerin sayısı. 2. Geçici girişim: kararsız elektromanyetik girişim. 3. Radyasyon yoğunluğu: Her bir frekans noktasındaki elektromanyetik girişimin büyüklüğü. 4. Dağıtım alanı: PCB üzerindeki her bir frekans noktasında elektromanyetik girişimin dağıtım alanının boyutu.

Aşağıdaki örnekte, A panosu, B panosunun geliştirilmiş halidir. İki panonun şematik diyagramları ve ana bileşenlerin yerleşimi tamamen aynıdır. İki kartın spektrum/mekansal taramasının sonuçları Şekil 7’de gösterilmektedir:

Şekil 7’deki spektrogramdan, A panosunun kalitesinin B panosundan açıkça daha iyi olduğu görülebilir, çünkü:

1. A kartının frekans noktalarının sayısı açıkça B kartınınkinden daha azdır;

2. A kartının çoğu frekans noktasının genliği, B kartınınkinden daha küçüktür;

3. A kartının geçici girişimi (işaretlenmemiş frekans noktaları), B kartınınkinden daha azdır.

PCB elektromanyetik bilgileri nasıl elde edilir ve uygulanır

A plakasının toplam elektromanyetik girişim dağılım alanının B plakasınınkinden çok daha küçük olduğu uzay diyagramından görülebilir. Belirli bir frekans noktasında elektromanyetik girişim dağılımına bir göz atalım. Şekil 462’de gösterilen 8MHz frekans noktasındaki elektromanyetik girişim dağılımına bakıldığında, A plakasının genliği küçüktür ve alan küçüktür. B panosu geniş bir aralığa ve özellikle geniş bir dağıtım alanına sahiptir.

Bu makalenin özeti

PCB’nin eksiksiz elektromanyetik bilgisi, genel PCB hakkında çok sezgisel bir anlayışa sahip olmamızı sağlar; bu, yalnızca mühendislerin EMI/EMC sorunlarını çözmesine yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda mühendislerin PCB’de hata ayıklamasına ve PCB’nin tasarım kalitesini sürekli olarak iyileştirmesine yardımcı olur. Benzer şekilde, mühendislerin elektromanyetik duyarlılık sorunlarını çözmelerine yardımcı olmak gibi birçok EMSCAN uygulaması vardır.