Традиційні інструменти для налагодження Друкована плата включають: осцилограф у часовій області, осцилограф TDR (рефлектометрія у часовій області), логічний аналізатор, аналізатор спектру частотної області та інше обладнання, але ці методи не можуть дати відображення загальної інформації плати друкованої плати. дані. Плату PCB також називають друкованою платою, друкованою платою, скорочено друкованою платою, скорочено PCB (друкована плата) або PWB (друкована плата для електропроводки), використовуючи ізоляційну плату як основний матеріал, нарізану на певний розмір, і щонайменше прикріплений. Провідний малюнок з отворами (наприклад, отвори для компонентів, отвори для кріплення, металізовані отвори тощо) використовується для заміни шасі електронних компонентів попереднього пристрою та реалізації взаємозв’язку між електронними компонентами. Оскільки ця плата виготовлена ​​за допомогою електронного друку, її називають «друкованою». Неточно називати «друковану плату» «друкованою схемою», оскільки на друкованій платі немає «друкованих компонентів», а лише проводка.

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

Система сканування електромагнітної сумісності Emscan використовує запатентовану технологію антенної решітки та технологію електронного перемикання, яка може вимірювати струм друкованої плати з високою швидкістю. Ключем до Emscan є використання запатентованої антенної решітки для вимірювання випромінювання ближнього поля робочої друкованої плати, розміщеної на сканері. Ця антенна решітка складається з 40 х 32 (1280) малих зондів H-поля, які вбудовані в 8-шарову друковану плату, а до друкованої плати додано захисний шар для тестування друкованої плати. Результати сканування спектру можуть дати нам приблизне розуміння спектру, створеного ІО: кількість частотних компонентів і приблизну величину кожної частотної складової.

Повне смугове сканування

Конструкція плати друкованої плати заснована на принциповій схемі для реалізації функцій, необхідних розробнику схем. Конструкція друкованої плати в основному відноситься до дизайну компонування, який повинен враховувати різні фактори, такі як розташування зовнішніх з’єднань, оптимізоване розташування внутрішніх електронних компонентів, оптимізоване розташування металевих з’єднань і наскрізних отворів, електромагнітний захист і розсіювання тепла. Відмінний дизайн компонування може заощадити витрати на виробництво та досягти хорошої продуктивності схеми та тепловідведення. Просте макетування можна реалізувати вручну, а складне макетування необхідно реалізувати за допомогою комп’ютерного проектування.

Виконуючи функцію спектрального/просторового сканування, помістіть робочу друковану плату на сканер. Печатна плата розділена на сітки 7.6 мм × 7.6 мм сіткою сканера (кожна сітка містить зонд H-поля) і виконується після сканування повної смуги частот кожного датчика (діапазон частот може бути від 10 кГц-3 ГГц) , Emscan нарешті дає два зображення, а саме синтезовану спектрограму (Малюнок 1) і синтезовану карту простору (Малюнок 2).

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

Спектр/просторове сканування отримує всі дані спектру кожного зонда у всій області сканування. Після виконання спектрального/просторового сканування ви можете отримати інформацію про електромагнітне випромінювання всіх частот у всіх просторових місцях. Ви можете уявити дані спектру/просторового сканування на рисунках 1 і 2 як набір даних просторового сканування або набір даних сканування спектру. ти можеш:

1. Перегляньте карту просторового розподілу вказаної точки частоти (одної або кількох частот) так само, як і результат просторового сканування, як показано на малюнку 3.

2. Перегляньте спектрограму вказаної точки фізичного розташування (одної або кількох сіток) так само, як і результат сканування спектру.

Різні діаграми просторового розподілу на рис. 3 є діаграмами просторового живота частотних точок, які розглядаються через позначені частотні точки. Його отримують шляхом вказівки частотної точки з × у верхній спектрограмі на малюнку. Ви можете вказати точку частоти, щоб переглянути просторовий розподіл кожної точки частоти, або ви можете вказати кілька частотних точок, наприклад, вказати всі гармонічні точки 83M, щоб переглянути загальну спектрограму.

На спектрограмі на малюнку 4 сіра частина — це повна спектрограма, а синя — спектрограма у вказаному положенні. Вказуючи фізичне розташування на друкованій платі за допомогою ×, порівнюючи спектрограму (синій) і загальну спектрограму (сірий), згенеровану в цьому положенні, можна знайти розташування джерела перешкод. З малюнка 4 видно, що цей метод дозволяє швидко знайти місце розташування джерела перешкод як для широкосмугових, так і для вузькосмугових перешкод.

Швидко знайдіть джерело електромагнітних перешкод

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

Аналізатор спектра – це інструмент для дослідження структури спектру електричних сигналів. Він використовується для вимірювання спотворення сигналу, модуляції, спектральної чистоти, стабільності частоти та інтермодуляційного спотворення. Його можна використовувати для вимірювання певних систем схем, таких як підсилювачі та фільтри. Параметр – багатоцільовий електронний вимірювальний прилад. Його також можна назвати осцилографом частотної області, осцилографом стеження, аналітичним осцилографом, аналізатором гармоній, аналізатором частотних характеристик або аналізатором Фур’є. Сучасні аналізатори спектру можуть відображати результати аналізу аналоговим або цифровим способом, а також аналізувати електричні сигнали у всіх діапазонах радіочастот від дуже низьких частот до діапазонів субміліметрових хвиль нижче 1 Гц.

Використовуючи аналізатор спектру та один зонд ближнього поля, можна також виявити «джерела перешкод». Тут ми використовуємо метод «гасіння пожежі» як метафору. Перевірку дальнього поля (стандартний тест ЕМС) можна порівняти з «виявленням вогню». Якщо точка частоти перевищує граничне значення, це вважається «виявлено пожежу». Традиційне рішення «аналізатор спектру + один зонд» зазвичай використовується інженерами EMI для визначення «з якої частини шасі виходить полум’я». Після виявлення полум’я загальним методом придушення електромагнітних помех є використання екранування та фільтрації. «Полум’я» закрите всередині виробу. Emscan дозволяє нам виявити джерело перешкод – «пожежа», але також побачити «пожежу», тобто спосіб поширення джерела перешкод.

Наочно видно, що за допомогою «повної електромагнітної інформації» дуже зручно локалізувати джерела електромагнітних перешкод, які не тільки можуть вирішити проблему вузькосмугових електромагнітних перешкод, але й ефективні для широкосмугових електромагнітних перешкод.

Загальний метод такий:

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

(1) Перевірте просторовий розподіл основної хвилі та знайдіть фізичне положення з найбільшою амплітудою на карті просторового розподілу основної хвилі. Для широкосмугових перешкод вкажіть частоту в середині широкосмугових перешкод (наприклад, широкосмугові перешкоди 60 МГц-80 МГц, ми можемо вказати 70 МГц), перевірте просторовий розподіл точки частоти та знайдіть фізичне розташування з найбільшою амплітудою.

(2) Вкажіть місце розташування та подивіться на спектрограму розташування. Перевірте, чи збігається амплітуда кожної гармонічної точки в цьому положенні із сумарною спектрограмою. Якщо вони перекриваються, це означає, що визначене місце є найсильнішим місцем, яке створює ці перешкоди. Для широкосмугових перешкод перевірте, чи є місце розташування максимальним розташуванням усіх широкосмугових перешкод.

(3) У багатьох випадках не всі гармоніки генеруються в одному місці. Іноді парні та непарні гармоніки генеруються в різних місцях, або кожна гармонічна складова може генеруватися в різних місцях. У цьому випадку ви можете знайти місце з найсильнішим випромінюванням, подивившись на просторовий розподіл частотних точок, які вас цікавлять.

(4) Вжиття заходів у місцях з найсильнішим випромінюванням, безсумнівно, є найефективнішим вирішенням проблем ЕМІ/ЕМС.

Такий метод дослідження ЕМІ, який дійсно може відстежити «джерело» та шлях поширення, дозволяє інженерам усувати проблеми ЕМІ з найнижчою ціною та найшвидшою швидкістю. У реальному випадку вимірювання пристрою зв’язку випромінювані перешкоди випромінювалися від кабелю телефонної лінії. Після використання EMSCAN для здійснення вищезгаданого відстеження та сканування, на платі процесора нарешті було встановлено ще кілька фільтруючих конденсаторів, що вирішило проблему EMI, яку інженер не міг вирішити.

Швидко знайдіть місце несправності ланцюга

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

Зі збільшенням складності друкованої плати, складність і навантаження на налагодження також збільшуються. За допомогою осцилографа або логічного аналізатора одночасно можна спостерігати лише одну або обмежену кількість сигнальних ліній. Однак на друкованій платі можуть бути тисячі сигнальних ліній. Інженери можуть знайти проблему лише за допомогою досвіду чи удачі. Проблема.

Якщо ми маємо «повну електромагнітну інформацію» звичайної плати та несправної плати, ми можемо порівняти дані двох, щоб знайти аномальний частотний спектр, а потім використати «технологію розташування джерела перешкод», щоб дізнатися місцезнаходження пристрою. аномальний частотний спектр. Знайдіть місце і причину несправності.

На малюнку 5 показано частотний спектр нормальної та несправної плати. За допомогою порівняння легко виявити, що на несправній платі є аномальні широкосмугові перешкоди.

Потім знайдіть місце, де генерується цей «аномальний частотний спектр» на карті просторового розподілу несправної плати, як показано на малюнку 6. Таким чином, місце несправності розташоване на сітці (7.6 мм × 7.6 мм), і проблема може бути дуже серйозною. Діагноз буде поставлено найближчим часом.

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

Випадки застосування для оцінки якості проектування друкованих плат

Хороша друкована плата повинна бути ретельно розроблена інженером. Питання, які необхідно розглянути, включають:

(1) Розумний каскадний дизайн

Особливо розташування заземленої площини та площини живлення, а також дизайн шару, де розташовані чутливі сигнальні лінії та сигнальні лінії, які генерують багато випромінювання. Є також поділ заземлення та площини живлення, а також прокладка сигнальних ліній через розділену область.

(2) Тримайте опір сигнальної лінії якомога безперервним

Якомога менше переходів; якомога менше прямокутних слідів; і якомога менша площа повернення струму, вона може виробляти менше гармонік і меншу інтенсивність випромінювання.

(3) Хороший фільтр живлення

Розумний тип конденсатора фільтра, значення ємності, кількість і розташування, а також розумне пошарове розташування заземлення та площини живлення можуть гарантувати, що електромагнітні перешкоди контролюються на найменшій можливій площі.

(4) Намагайтеся забезпечити цілісність заземлення

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

Якомога менше переходів; розумні через безпечний інтервал; розумна компоновка пристрою; розумним шляхом розташування, щоб забезпечити цілісність заземлення в найбільшій мірі. Навпаки, щільні перехідні і занадто великі безпечні відстань, або необґрунтована компоновка пристрою, серйозно вплинуть на цілісність заземлення та площини живлення, що призведе до великої кількості індуктивних перехресних перешкод, синфазного випромінювання та призведе до створення схеми. чутливі до зовнішніх перешкод.

(5) Знайдіть компроміс між цілісністю сигналу та електромагнітною сумісністю

Виходячи з того, щоб забезпечити нормальну роботу обладнання, максимально збільшуйте час переднього і західного фронту сигналу, щоб зменшити амплітуду та кількість гармонік електромагнітного випромінювання, що генерується сигналом. Наприклад, потрібно вибрати відповідний демпфуючий резистор, відповідний метод фільтрації тощо.

У минулому використання повної інформації про електромагнітне поле, яку генерувала друкована плата, могло науково оцінити якість конструкції друкованої плати. Використовуючи повну електромагнітну інформацію друкованої плати, якість конструкції друкованої плати можна оцінити з наступних чотирьох аспектів: 1. Кількість точок частоти: кількість гармонік. 2. Перехідні перешкоди: нестабільні електромагнітні перешкоди. 3. Інтенсивність випромінювання: величина електромагнітних перешкод у кожній частотній точці. 4. Зона поширення: розмір зони поширення електромагнітних перешкод у кожній частотній точці на друкованій платі.

У наступному прикладі дошка А є удосконаленням плати В. Принципові схеми двох плат і розташування основних компонентів абсолютно однакові. Результати спектрального/просторового сканування двох плат показано на малюнку 7:

Зі спектрограми на малюнку 7 видно, що якість плати А, очевидно, краща, ніж плати В, тому що:

1. Кількість частотних точок плати А, очевидно, менша, ніж у плати В;

2. Амплітуда більшості частотних точок плати А менша за амплітуду плати В;

3. Перехідні перешкоди (частотні точки, які не позначені) плати A менша, ніж у плати B.

Як отримати та застосувати електромагнітну інформацію для друкованих плат

З просторової діаграми видно, що загальна площа розподілу електромагнітних перешкод у пластині А набагато менша, ніж у пластини В. Давайте подивимося на розподіл електромагнітних перешкод у певній точці частоти. Судячи з розподілу електромагнітних перешкод у точці частоти 462 МГц, показаній на малюнку 8, амплітуда пластини А мала, а площа мала. Плата B має великий асортимент і особливо широку область поширення.

Короткий зміст цієї статті

Повна електромагнітна інформація про друковану плату дозволяє нам мати дуже інтуїтивне розуміння загальної друкованої плати, що не тільки допомагає інженерам вирішувати проблеми EMI/EMC, але також допомагає інженерам налагоджувати друковану плату та постійно покращувати якість конструкції друкованої плати. Аналогічно, існує багато застосувань EMSCAN, наприклад, допомога інженерам у вирішенні проблем електромагнітної сприйнятливості тощо.