Leiterplatte Blog - Erwerb und Anwendung von elektromagnetischen Informationen der Leiterplatte

The traditional tools for debugging Leiterplatte Einschließlich: Zeitbereichs-Oszilloskope, TDR (time-domain reflectometry) oscilloscopes, Logikanalysatoren, and frequency-domain spectrum analyzers, etc., but none of these methods can provide a reflection of the overall information of the Leiterplatte. Daten. Leiterplatte, also known as Leiterplatte, printed circuit board, referred to as printed board, English abbreviation PCB (printed circuit board) or PWB (printed wiring board), with insulating board as the base material, in eine bestimmte Größe geschnitten, at least with A conductive pattern with holes (such as component holes, Befestigungslöcher, metallized holes, etc.) is used to replace the chassis of the previous electronic components and realize the interconnection between electronic components. Weil solche Platten mit elektronischen Drucktechniken hergestellt werden, they are called "printed" circuit boards. Es ist ungenau, eine "Leiterplatte" als "Leiterplatte" zu bezeichnen, da sich auf der Leiterplatte keine "gedruckten Komponenten" befinden., but only wiring. Emscan elektromagnetische Kompatibilitäts-Scansystem nimmt die fortschrittliche Array-Antennentechnologie und elektronische Schalttechnologie an, which can measure the current of PCB at high speed. Der Schlüssel zu Emscan ist die Verwendung einer Array-Antenne zur Messung der Nahfeldstrahlung einer funktionierenden Leiterplatte auf dem Scanner. The antenna array consists of 40 x 32 (1280) small H-field probes embedded in an 8-layer circuit board with a protective layer to accommodate the PCB under test. Die Ergebnisse des Spektrumscans können uns eine allgemeine Vorstellung des vom EUT produzierten Spektrums geben: Wie viele Frequenzkomponenten gibt es und wie groß ist die Größe jeder Frequenzkomponente?.

Full frequency scan
The design of the Leiterplatte is based on the circuit schematic diagram to realize the functions required by the circuit designer. Das Design der Leiterplatte bezieht sich hauptsächlich auf das Layout-Design, which needs to consider various factors such as the layout of external connections, die optimale Anordnung der internen elektronischen Komponenten, the optimal layout of metal connections and through holes, elektromagnetischer Schutz, and heat dissipation. Das Layout-Design kann Produktionskosten sparen und eine gute Schaltungsleistung und Wärmeableitungsleistung erzielen. Simple layout design can be realized by hand, Komplexe Layoutgestaltung muss durch computergestütztes Design realisiert werden. When performing the spectral/räumliche Scanfunktion, place the working PCB on the scanner, Die Leiterplatte ist in 7 unterteilt.6mm×7.6mm grids by the scanner grid (each grid contains an H-field probe), execute After scanning the full frequency range of each probe (the frequency range can be from 10kHz to 3GHz), Emscan gibt endlich zwei Bilder, which are the synthetic spectrogram and the synthetic spatial graph. Spektral/spatial scans obtain all spectral data for each probe in the entire scan area.

Quickly locate sources of electromagnetic interference
Spectrum analyzer is an instrument for studying the spectral structure of electrical signals. It is used to measure signal parameters such as signal distortion, Modulation, spectral purity, Frequenzstabilität und Intermodulationsverzerrung. It can be used to measure certain parts of circuit systems such as amplifiers and filters. Parameter ist ein multifunktionales elektronisches Messgerät. It can also be called frequency domain oscilloscope, Tracking Oszilloskop, Analyse Oszilloskop, harmonic analyzer, Frequenzcharakteristikanalysator oder Fourier-Analysator. Modern spectrum analyzers can display analysis results in analog or digital form, und kann elektrische Signale in allen Hochfrequenzbändern von sehr niedrigen Frequenzen unter 1 Hz bis Sub-Millimeter-Bändern analysieren. Using a spectrum analyzer and a single near-field probe, "Störquellen" können auch lokalisiert werden. The method of "extinguishing fire" is used here as an analogy. The far-field test (EMC standard test) can be compared to "detecting fire". If there are frequency points exceeding the limit value, es gilt als "gefundenes Feuer". The traditional "spectrum analyzer + single probe" solution is generally used by EMI engineers to detect "where the flames come out of the chassis". "Flamme" ist im Inneren des Produkts abgedeckt. EMSCAN allows us to detect the source of the interference source - "tinder", und auch das "Feuer" zu sehen, that is, Übertragungsweg der Störquelle.
The general method is as follows: quickly locate the source of electromagnetic interference.
(1) Check the spatial distribution of the fundamental wave, and find the physical location of the amplitude on the spatial distribution diagram of the fundamental wave. Für Breitbandstörungen, specify a frequency in the middle of the broadband interference (for example, a 60MHz-80MHz Breitbandinterferenz, we can specify 70MHz), die räumliche Verteilung des Frequenzpunkts überprüfen, and find the physical location of the amplitude.
(2) Specify the position and see the spectrogram of the position. Check that the amplitudes of the individual harmonic points at that location coincide with the total spectrogram. Wenn sie übereinstimmen, it means that the specified location is a strong place for these disturbances. Für Breitbandinterferenzen, Überprüfen, ob der Ort der Ort der gesamten Breitbandstörung ist.
(3) In many cases, nicht alle Oberschwingungen an einem Ort erzeugt werden, sometimes even harmonics and odd harmonics are generated at different locations, und es ist auch möglich, dass jede harmonische Komponente an verschiedenen Stellen erzeugt wird. In this case, Sie können den Ort starker Strahlung ermitteln, indem Sie die räumliche Verteilung der Frequenzpunkte betrachten, die Sie interessieren.
(4) Taking measures in places with strong radiation is undoubtedly effective to solve EMI/EMV-Probleme.
This EMI troubleshooting method, die die "Quelle" und den Ausbreitungspfad wirklich zurückverfolgen können, allows engineers to eliminate EMI problems at low cost and fast speed. Bei einer tatsächlichen Messung eines Kommunikationsgeräts, radiated interference radiated from the telephone line cable. Nach dem oben genannten Tracking Scan mit EMSCAN, a few more filter capacitors were installed on the processor board, die das EMI-Problem löste, das der Ingenieur nicht lösen konnte.

Quickly locate circuit fault location
As the complexity of the PCB increases, ebenso die Schwierigkeit und Arbeitsbelastung des Debugging. Using an oscilloscope or logic analyzer, Es kann nur eine oder eine begrenzte Anzahl von Signalleitungen gleichzeitig beobachtet werden. Allerdings, there may be thousands of signal lines on the PCB. Ingenieure können das Problem nur durch Erfahrung oder Glück finden. the problem. Wenn wir die "vollständige elektromagnetische Information" der normalen Platine und der fehlerhaften Platine haben, by comparing the data of the two, wir können das abnormale Frequenzspektrum finden, and then use the "interference source location technology" to find out the location of the abnormal frequency spectrum. Finden Sie den Ort und die Ursache des Fehlers. Then find the location where this "abnormal spectrum" occurs on the spatial distribution map of the faulty board, wie in Abbildung 6 gezeigt. In this way, the fault location is located on a grid (7.6mm × 7.6mm), und das Problem kann gelöst werden. Diagnosed soon.

Applications for Assessing PCB Design Quality
A good PCB needs to be carefully designed by engineers, and the issues to be considered include:
(1) Reasonable stacking design: especially the arrangement of the ground plane and the power plane, sowie das Design der Schicht, in der sich die empfindlichen Signalleitungen und die Signalleitungen befinden, die viel Strahlung erzeugen. There are also divisions of ground planes, Leistungsebenen, and routing of signal lines across the division area.
(2) Keep the signal line impedance as continuous as possible: as few vias as possible; as few right-angle traces as possible; and as small a current return area as possible, which can generate fewer harmonics and lower radiation intensity.
(3) Good power supply filtering: Reasonable type, capacitance, Menge, and placement of filter capacitors, sowie eine vernünftige Stapelanordnung von Boden- und Leistungsebenen, can ensure that electromagnetic interference is controlled in the smallest area possible.
(4) Ensure the integrity of the ground plane as much as possible: as few vias as possible; reasonable safety spacing of vias; reasonable device layout; reasonable arrangement of vias to ensure the integrity of the ground plane. On the contrary, dichte Durchkontaktierungen und übermäßiger Sicherheitsabstand der Durchkontaktierungen, or unreasonable device layout, wird die Integrität der Bodenebene und der Energieebene ernsthaft beeinträchtigen, resulting in a large amount of inductive crosstalk, Gleichtaktstrahlung, and make the circuit more sensitive to external disturbances.
(5) Find a compromise between signal integrity and electromagnetic compatibility: On the premise of ensuring the normal function of the equipment, increase the rising edge and falling edge time of the signal as much as possible, und verringern Sie die Amplitude und Anzahl der Oberschwingungen der elektromagnetischen Strahlung, die durch das Signal erzeugt wird. For example, Es ist notwendig, einen geeigneten Dämpfungswiderstand auszuwählen, suitable filtering means, etc. In the past, Verwendung der vollständigen elektromagnetischen Feldinformationen, die von der Leiterplatte erzeugt werden, the quality of the PCB design can be scientifically evaluated. Verwendung der vollständigen elektromagnetischen Informationen der Leiterplatte, the design quality of the PCB can be evaluated from the following four aspects: 1. Die Anzahl der Frequenzpunkte: die Anzahl der Oberschwingungen. 2. Transiente Störungen: instabile elektromagnetische Störungen. 3. Strahlungsintensität: das Ausmaß der elektromagnetischen Störung an jedem Frequenzpunkt. 4. Verteilungsbereich: Die Größe des Verteilungsbereichs der elektromagnetischen Störung an jedem Frequenzpunkt auf der Leiterplatte.

Summary of this article
The complete electromagnetic information of PCB allows us to have a very intuitive understanding of the overall PCB, das nicht nur Ingenieuren hilft, EMI zu lösen/EMC problems, aber hilft auch Ingenieuren, Leiterplatten zu debuggen und kontinuierlich die Designqualität von Leiterplatte.