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Las pruebas de compatibilidad electromagnética son una prueba muy importante para los productos electrónicos que están a punto de entrar en el mercado, pero las pruebas anteriores solo pueden obtener resultados sobre si pueden pasar y no pueden proporcionar más información útil. Este artículo introduce el uso de la tecnología de escaneo automático de alta velocidad para medir la radiación electromagnética y detectar los cambios en el campo electromagnético en los pcb, para que los ingenieros y técnicos de PCB puedan encontrar problemas relacionados y corregirlos a tiempo antes de realizar pruebas estándar de compatibilidad electromagnética.
En la actualidad, la mayoría de los ingenieros de hardware solo utilizan la experiencia para diseñar pcb. Durante el proceso de puesta en marcha, muchos cables de señal o pines de chip que deben observarse están enterrados en la capa media del PCB y no se pueden detectar con herramientas como un osciloscopio. Si el producto no pasa la prueba funcional, tampoco tienen medios efectivos para encontrar la causa del problema. Si desea verificar las características EMC del producto, solo puede llevar el producto a la Sala de medición de compatibilidad electromagnética estándar para la medición. Debido a que esta medición solo puede medir la radiación externa del producto, incluso si no pasa, no puede proporcionar información útil para resolver el problema. Por lo tanto, los ingenieros solo pueden modificar los PCB a partir de la experiencia y repetir las pruebas. Este método de prueba es muy caro y puede retrasar el tiempo de comercialización del producto.
Por supuesto, hay muchas herramientas de análisis y diseño analógico de PCB de alta velocidad que pueden ayudar a los ingenieros a resolver algunos problemas, pero el modelo de equipo todavía tiene muchas restricciones. Por ejemplo, el modelo Ibis que puede resolver la simulación de integridad de señal (si) tiene muchos dispositivos sin modelo. O el modelo es inexacto. Para simular con precisión los problemas de EMC es necesario utilizar el modelo spice, pero actualmente casi todos los asic no pueden proporcionar el modelo spice. sin el modelo spice, la simulación EMC no puede considerar la radiación del dispositivo (la radiación del dispositivo es mucho más alta que la radiación de la línea de transmisión).
Sabemos que la ruta de retorno de la señal de frecuencia media y alta del PCB multicapa debe estar en el plano de tierra de referencia (capa de fuente de alimentación o capa de tierra) adyacente a la capa de línea de señal, de modo que el flujo y la resistencia de retorno sean mínimos, pero la formación de tierra real o la capa de fuente de alimentación se dividirán y vaciarán, cambiando así la ruta de retorno, lo que dará lugar a un área de retorno más grande. Esto conduce a la radiación electromagnética y al ruido de rebote del suelo. Si los ingenieros pueden entender la ruta actual, pueden evitar grandes rutas de retorno y controlar eficazmente la radiación electromagnética. Sin embargo, la ruta de retorno de la señal está determinada por muchos factores, como el cableado de la línea de señal, la estructura de distribución de energía y tierra de pcb, los puntos de alimentación, los condensadores de desacoplamiento y la colocación y cantidad de dispositivos. Por lo tanto, es muy difícil determinar teóricamente la ruta de retorno de un sistema complejo.
Tecnología de medición de escaneo de alta velocidad de campos magnéticos
Entre los diversos métodos de medición de radiación electromagnética, hay un método de medición de escaneo de campo cercano que puede resolver este problema. El método se basa en el principio de que la radiación electromagnética está formada por un circuito de corriente de alta frecuencia en el dispositivo medido (dut). Por ejemplo, la compañía canadiense emscan
El sistema de escaneo de radiación electromagnética enscan se basa en este principio. Utiliza sondas de matriz de campo h (32 * 40 = 1.280 sondas) para detectar la corriente eléctrica en el dut. Durante la medición, el DUT se coloca directamente en el escáner. Estas sondas pueden detectar cambios en el campo electromagnético causados es es por cambios en la corriente de alta frecuencia, y el sistema puede proporcionar imágenes visuales de la distribución espacial de la corriente de radiofrecuencia en el pcb.
El sistema de escaneo de compatibilidad electromagnética enscan se ha utilizado ampliamente en áreas industriales como comunicaciones, automóviles, electrodomésticos de oficina y electrónica de consumo. A través del mapa de densidad de corriente proporcionado por el sistema, los ingenieros pueden encontrar áreas con problemas de EMI antes de realizar pruebas estándar de compatibilidad electromagnética. Tomar las medidas correspondientes.
La medición del principio de escaneo de campo cercano enscan se realiza principalmente en la región de campo cercano activo (r < isla '/ 2 Í). La mayor parte de la señal de radiación emitida por el DUT está acoplada a la sonda de campo magnético, y una pequeña cantidad de energía se difunde al espacio libre. La línea de flujo magnético de la sonda de campo magnético cerca del campo h está acoplada a la corriente en el pcb, y también se pueden obtener algunos componentes de rastro cerca del campo E.
Las fuentes de corriente de alta corriente y baja tensión están relacionadas principalmente con el campo magnético, mientras que las fuentes de tensión de alta tensión y baja corriente están relacionadas principalmente con el campo eléctrico. En los pcb, los campos eléctricos puros o los campos magnéticos Puros son raros. En los circuitos de radiofrecuencia y microondas, la resistencia de entrada del circuito y la línea de MICROSTRIP o MICROSTRIP utilizada para la conexión están diseñadas para tener una resistencia de 50 ohm. Este diseño de baja resistencia hace que estos componentes produzcan grandes cambios de corriente y baja tensión. Además, la tendencia de los circuitos digitales es el uso de dispositivos lógicos con diferencias de voltaje más bajas y la resistencia a las ondas de campo magnético en la región de campo cercano activo es mucho menor que la resistencia a las ondas de campo eléctrico. Combinando estos factores, la mayor parte de la energía de la región de campo cercano activo de los PCB está contenida en el campo magnético de campo cercano, por lo que el circuito de campo magnético utilizado en el sistema de escaneo emscan es adecuado para el diagnóstico de campo cercano de estos pcb.
Todos los bucles son los mismos, pero están ubicados de manera diferente en la red de retroalimentación, por lo que la red de retroalimentación puede percibir la respuesta de cada bucle y medir la respuesta de cada bucle a la fuente de referencia como una función de transferencia de filtro. Para garantizar la linealización de la medición, enscan mide la cuenta atrás de esta función de transferencia.
Debido al uso de la antena de matriz y la tecnología de antena de conmutación automática electrónica, la velocidad de medición se acelera considerablemente, miles de veces más rápido que la solución de medición manual de una sola sonda y cientos de veces más rápido que la solución de medición automática de una sola sonda, lo que puede juzgar rápida y eficazmente el efecto antes y después de la transformación del circuito. La tecnología de escaneo rápido y su avanzada tecnología de escaneo de amplitud garantizada y tecnología de escaneo simultáneo permiten al sistema capturar eficazmente eventos instantáneos. Al mismo tiempo, utiliza tecnología que puede mejorar la precisión de medición del analizador espectral, mejorando la precisión y repetibilidad de la medición.
Métodos de medición para evaluar la interferencia de radiación de campo cercano de los PCB
La detección de la interferencia de radiación de los PCB se puede realizar en varios pasos. Primero se determina el área a escanear y luego se selecciona una sonda (7,5 mm de red) que puede tomar muestras completas del área de escaneo, realizar un escaneo espectral en el rango de frecuencia de 00khz ï media 3ghz y almacenar el nivel máximo de cada punto de frecuencia. Tenga en cuenta que se pueden utilizar escaneos espaciales para comprobar más a fondo los puntos de frecuencia relativamente grandes en el área de escaneo, lo que permite localizar la fuente de interferencia y la ruta del circuito clave.
La placa medida debe estar lo más cerca posible de la placa de escaneo, ya que a medida que aumenta la distancia, la relación señal - ruido recibida se reduce y se produce un efecto de "separación". En la medición real, esta distancia debe ser inferior a 1,5 centímetros. podemos ver que la medición de la superficie del componente a veces puede causar problemas de medición debido a la altura del componente, por lo que hay que tener en cuenta la altura del componente para corregir el nivel de tensión medido. En la inspección básica, es necesario considerar el coeficiente de corrección de la distancia de separación.
Podemos obtener los resultados de las mediciones rápidamente, pero estos resultados no pueden juzgar si el producto cumple con las características de emc, porque las mediciones son campos cercanos electromagnéticos generados por corrientes de alta frecuencia en la placa de pcb. Las pruebas estándar de EMC requieren que se realicen en un campo abierto (oats) o en una Sala oscura, a una distancia de 3 metros (es decir, en un campo lejano).
Aunque las mediciones de emkan no pueden reemplazar las pruebas estándar de emc, la práctica ha demostrado que tiene muchos usos. A través del análisis de los resultados de las mediciones, se pueden llegar a muchas conclusiones para facilitar el desarrollo posterior del producto. Además de obtener el nivel de voltaje, también es muy importante la siguiente información: puntos de generación de interferencia, distribución de interferencia, rutas de conducción de interferencia que cubren grandes áreas, interferencias limitadas en áreas estrechas en el pcb, estructuras internas o acoplamiento entre módulos I / o adyacentes, etc. También puede ver el efecto de separar los circuitos digitales de los analógicos.
Los resultados de las mediciones anteriores se pueden utilizar como criterio para la evaluación de la calidad del diseño de pcb. Además, si ya conocemos las características EMC similares a los pcb, podemos hacer una evaluación relativamente confiable de las características EMC en las primeras etapas del desarrollo del producto, como si se debe usar el blindaje. Medios, etc.
