Blog de PCB - Adquisición y aplicación de información electromagnética de PCB

The traditional tools for debugging PCB Board Incluye: osciloscopio de dominio temporal, TDR (time-domain reflectometry) oscilloscopes, Analizador lógico, and frequency-domain spectrum analyzers, Etc.., but none of these methods can provide a reflection of the overall information of the PCB Board. Datos. PCB Board, also known as Placa de circuito impreso, 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, Cortar en un tamaño, at least with A conductive pattern with holes (such as component holes, Agujero de sujeción, metallized holes, Etc..) is used to replace the chassis of the previous electronic components and realize the interconnection between electronic components. Porque este circuito está hecho de tecnología de impresión electrónica, they are called "printed" circuit boards. Llamar a una "placa de circuito impreso" una "placa de circuito impreso" es inexacto porque no hay "elementos impresos" en la placa de circuito impreso., but only wiring. Emscan EMC Scan System adopts Advanced Array Antenna Technology and Electronic switching Technology, which can measure the current of PCB at high speed. La clave de emscan es utilizar la antena de matriz para medir la radiación de campo cercano del PCB de trabajo colocado en el escáner. 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. Los resultados del escaneo del espectro nos dan una idea general del espectro generado por EUT: Cuántos componentes de frecuencia hay, y el tamaño de cada componente de frecuencia.

Full frequency scan
The design of the PCB Board is based on the circuit schematic diagram to realize the functions required by the circuit designer. El diseño de la placa de circuito impreso se refiere principalmente al diseño de la disposición, which needs to consider various factors such as the layout of external connections, Diseño óptimo de los componentes electrónicos internos, the optimal layout of metal connections and through holes, Protección electromagnética, and heat dissipation. El diseño del diseño puede ahorrar costos de producción y obtener un buen rendimiento del circuito y disipación de calor. Simple layout design can be realized by hand, El diseño complejo de la disposición debe realizarse mediante el diseño asistido por ordenador. En el análisis espectral/spatial scanning function, Coloque el PCB de trabajo en el escáner, the PCB is divided into 7.6 mm— 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 finally gives two images, Son espectros sintéticos y mapas espaciales sintéticos.. Espectral/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, Modulación, spectral purity, Distorsión de frecuencia e intermodulación. It can be used to measure certain parts of circuit systems such as amplifiers and filters. El parámetro es un instrumento de medición electrónica polivalente. It can also be called frequency domain oscilloscope, Osciloscopio de seguimiento, Osciloscopio analítico, harmonic analyzer, Analizador de características de frecuencia o analizador de Fourier. Modern spectrum analyzers can display analysis results in analog or digital form, También se pueden analizar las señales eléctricas en todas las bandas de radio, desde frecuencias extremadamente bajas por debajo de 1 Hz hasta bandas submilimétricas.. Using a spectrum analyzer and a single near-field probe, La "fuente de interferencia" también se puede localizar. 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, Esto se considera "encontrar fuego".. The traditional "spectrum analyzer + single probe" solution is generally used by EMI engineers to detect "where the flames come out of the chassis". "Llama" que cubre el interior del producto. EMSCAN allows us to detect the source of the interference source - "tinder", Y mira "fuego"., that is, Ruta de transmisión de la fuente de interferencia.
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. Para interferencias de banda ancha, specify a frequency in the middle of the broadband interference (for example, Interferencia de banda ancha de 60 MHz a 80 MHz, we can specify 70MHz), Distribución espacial de los puntos de frecuencia de Inspección, 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. Si coinciden, it means that the specified location is a strong place for these disturbances. Para interferencias de banda ancha, Compruebe que esta ubicación es la ubicación de toda la interferencia de banda ancha.
(3) In many cases, No todos los armónicos se generan en una sola posición, sometimes even harmonics and odd harmonics are generated at different locations, Cada componente armónico también puede ser generado en diferentes posiciones. In this case, Al observar la distribución espacial de los puntos de frecuencia que le importan, puede encontrar la ubicación de una fuerte radiación.
(4) Taking measures in places with strong radiation is undoubtedly effective to solve EMI/Problemas EMC.
This EMI troubleshooting method, Realmente rastrea la "fuente" y la trayectoria de propagación, allows engineers to eliminate EMI problems at low cost and fast speed. En la medición real del equipo de comunicaciones, radiated interference radiated from the telephone line cable. Después de realizar el escaneo de seguimiento anterior con emscan, a few more filter capacitors were installed on the processor board, Resuelve problemas de interferencia electromagnética que los ingenieros no pueden resolver..

Quickly locate circuit fault location
As the complexity of the PCB increases, Lo mismo ocurre con la dificultad y la carga de trabajo de depuración. Using an oscilloscope or logic analyzer, Sólo se puede observar una o un número limitado de líneas de señal. However, Puede haber miles de líneas de señal en el PCB. Engineers can only find Problema by experience or luck. the problem. If we have the "complete electromagnetic information" of the normal board and the faulty board, Comparando los datos, we can find the abnormal frequency spectrum, A continuación, la posición del espectro anormal se encuentra mediante la técnica de localización de la fuente de interferencia.. Find the location and cause of the failure. A continuación, se encuentra la posición de "espectro anormal" en el diagrama de distribución espacial de la placa de circuito de falla., Como se muestra en la figura 6. In this way, the fault location is located on a grid (7.6mm × 7.6mm), and the problem can be solved. Pronto se confirmó el diagnóstico..

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, as well as the design of the layer where the sensitive signal lines and the signal lines that generate a lot of radiation are located. Y la División del plano terrestre, power planes, Y el cableado de la línea de señal en toda la partición.
(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, Cantidad, and placement of filter capacitors, Y la disposición razonable de apilamiento del plano del suelo y el plano dinámico, 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, A través de la densidad del agujero, el espacio de Seguridad a través del agujero es demasiado grande, or unreasonable device layout, Afectará gravemente a la integridad del plano de tierra y del plano de potencia, resulting in a large amount of inductive crosstalk, Radiación de modo común, 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, Y reducir la amplitud de la radiación electromagnética generada por la señal y el número de ondas armónicas. For example, Es necesario seleccionar la resistencia de amortiguación adecuada, suitable filtering means, Etc.. In the past, Información completa sobre el campo electromagnético generada por el uso de PCB, the quality of the PCB design can be scientifically evaluated. Información electromagnética completa utilizando PCB, the design quality of the PCB can be evaluated from the following four aspects: 1. Número de puntos de frecuencia: número de armónicos. 2. Interferencia transitoria: interferencia electromagnética inestable. 3. Intensidad de la radiación: magnitud de la interferencia electromagnética en cada punto de frecuencia. 4. Región de distribución: el tamaño de la región de distribución de EMI para cada punto de frecuencia en un PCB.

Summary of this article
The complete electromagnetic information of PCB allows us to have a very intuitive understanding of the overall PCB, Esto no sólo ayuda a los ingenieros a resolver la interferencia electromagnética/EMC problems, También puede ayudar a los ingenieros a depurar PCB, mejorar continuamente la calidad del diseño del producto PCB Board.