PCB 기술 - 고속 PCB에서의 자동 스캔 기술 활용

전자기 호환성 테스트는 곧 시장에 진입할 전자 제품에 있어서 매우 중요한 테스트이지만, 이전의 테스트는 그들이 통과할 수 있는지의 결과만 얻을 수 있을 뿐, 더 많은 유용한 정보를 제공할 수 없다.이 글은 고속 자동 스캐닝 기술을 이용하여 전자기 복사를 측정하고, PCB의 전자기장의 변화를 측정하여 PCB 공정 기술자가 전자기 호환 표준 테스트를 진행하기 전에 관련 문제를 발견하고 즉시 시정할 수 있도록 하는 것을 소개한다.

현재 대부분의 하드웨어 엔지니어는 PCB를 설계하기 위해 경험만을 사용합니다.디버깅 과정에서 관찰해야 할 많은 신호선이나 칩 핀이 PCB의 중간층에 묻혀 오실로스코프와 같은 도구로 감지할 수 없다.만약 제품이 기능 테스트를 통과하지 못한다면, 그들도 문제의 원인을 찾을 수 있는 효과적인 수단을 찾지 못할 것이다.제품의 EMC 특성을 확인하려면 표준 전자기 호환성 측정실로만 제품을 가져갈 수 있습니다.이 측정은 제품의 외부 방사선만 측정할 수 있기 때문에 통과하지 못하더라도 문제 해결에 유용한 정보를 제공할 수 없다.따라서 엔지니어는 경험에 따라 PCB를 수정하고 테스트를 반복할 수밖에 없습니다.이런 테스트 방법은 매우 비싸서 제품의 출시 시간을 지연시킬 수 있다.

물론 많은 고속 PCB 분석 및 시뮬레이션 설계 도구가 엔지니어가 몇 가지 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있지만 장치 모델에는 여전히 많은 한계가 있습니다.예를 들어, 신호 무결성(SI) 시뮬레이션을 해결할 수 있는 IBIS 모델에는 모델이 없는 장치가 많이 있습니다.또는 모델이 정확하지 않습니다.EMC 문제를 정확하게 시뮬레이션하려면 SPICE 모델을 사용해야 하지만 현재 거의 모든 ASIC에서 SPICE 모델을 제공할 수 없습니다. SPICE 모델이 없다면 EMC 시뮬레이션은 장비의 방사선을 고려할 수 없습니다 (전송선의 방사선보다 장비의 방사선이 훨씬 높습니다).

우리는 다층 PCB에서 고주파 신호의 반환 경로가 신호선 층과 인접한 참조 접지 평면 (전원층 또는 접지층) 에 있어야 한다는 것을 알고 있다. 이렇게 하면 반환되는 트래픽과 임피던스가 가장 작지만 실제 접지층 또는 전원층에서는 분열과 공심화가 발생하여 반환 경로를 변경하여 반환 면적이 커지고,따라서 전자기 복사와 지면 반탄 소음을 초래한다.만약 엔지니어가 전류 경로를 이해할 수 있다면, 그들은 큰 귀환 경로를 피할 수 있을 뿐만 아니라, 효과적으로 전자기 복사를 제어할 수 있을 것이다.그러나 신호 반환 경로는 신호 케이블 연결, PCB 전원 공급 장치 및 접지 분배 구조, 전원 포인트, 디커플링 콘덴서 및 장치의 배치 및 수량과 같은 많은 요소에 의해 결정됩니다.따라서 복잡한 시스템의 귀환 경로를 이론적으로 확정하는 것은 매우 어렵다.

전자장의 고속 스캐닝 측정 기술

각종 전자기 복사 측정 방법 중에서 근거리 스캐닝 측정 방법이 이 문제를 해결할 수 있다.이 방법은 전자기 복사가 측정 대상 부품(DUT)의 고주파 전류 회로에 의해 형성되는 원리를 바탕으로 설계됐다.예를 들어 캐나다 EMSCAN 회사

전자기 방사선 스캐닝 시스템인 Emscan은 바로 이 원리에 근거하여 제작된 것이다.H 필드 어레이 프로브(32*40=1280 프로브)를 사용하여 DUT의 전류를 감지합니다.측정 중에 DUT는 스캐너에 직접 배치됩니다.이 프로브는 고주파 전류 변화로 인한 전자장 변화를 감지할 수 있으며, 시스템은 PCB에서 무선 주파수 전류 공간 분포의 시각적 이미지를 제공할 수 있다

Emscan 전자기 호환성 스캔 시스템은 통신, 자동차, 사무용 전기 및 소비자 전자와 같은 산업 분야에 널리 사용되었습니다.이 시스템이 제공하는 전류 밀도 그래프를 통해 엔지니어는 전자 호환성 표준 테스트를 수행하기 전에 EMI 문제가 있는 영역을 찾을 수 있습니다.상응하는 조치를 취하다.

근접 스캐닝 원리 Emscan의 측정은 주로 소스 근접 영역 (r<<섬»/2Í) 에서 수행됩니다.DUT에서 발사되는 대부분의 방사선 신호는 자기장 프로브에 결합되어 소량의 에너지가 자유 공간으로 확산됩니다.자기장 프로브는 H장에 가까운 자기통선과 PCB의 전류를 결합하여 E장에 가까운 일부 흔적선 분량도 얻을 수 있다.

대전류 저전압 전류원은 주로 자기장과 관련이 있지만, 고전압 저전류 전압원은 주로 전장과 관련이 있다.PCB에서는 순수 전장이나 순수 자기장이 드물다.RF 및 마이크로웨이브 회로에서는 회로의 입력 임피던스와 연결에 사용되는 마이크로 밴드 또는 마이크로 밴드 라인이 50 옴의 임피던스를 가지도록 설계되었습니다.이런 저임피던스 설계는 이 부속품들로 하여금 큰 전류와 저전압 변화를 일으키게 한다.또한 디지털 회로의 추세는 낮은 전압차를 가진 논리 부품을 사용하는 것이며, 소스 근접 영역의 자기장파 임피던스는 전장파 임피던스보다 훨씬 작다.이러한 요소와 결합하여 PCB의 소스 근거리 영역의 에너지 대부분은 근거리 자기장에 포함되므로 Emscan 스캔 시스템에 사용되는 자기장 회로는 이러한 PCB의 근거리 진단에 적용됩니다.

모든 루프는 동일하지만 피드백 네트워크의 위치가 다르기 때문에 피드백 네트워크는 각 루프의 응답을 감지하고 각 루프의 참조 소스에 대한 응답을 측정하여 필터 전달 함수로 간주할 수 있습니다.Emscan은 측정의 선형을 보장하기 위해 전송 함수의 카운트다운을 측정합니다.

어레이 안테나와 전자 자동 전환 안테나 기술을 채택했기 때문에 측정 속도가 크게 빨라져 수동 단일 프로브 측정 솔루션보다 수천 배, 자동 단일 프로브 측정 방안보다 수백 배 빨라 회로 개조 전후의 효과를 빠르고 효과적으로 판단할 수 있다.빠른 스캐닝 기술과 고급 보폭 스캐닝 기술 및 동기화 스캐닝 기술을 통해 시스템은 순간적인 이벤트를 효과적으로 포착할 수 있습니다.이와 함께 스펙트럼 분석기의 측정 정밀도를 높일 수 있는 기술을 적용해 측정의 정확성과 중복성을 높였다.

PCB 근접 방사선 간섭을 평가하는 측정 방법

PCB 방사선 간섭의 검사는 몇 단계로 진행될 수 있다.먼저 스캔할 영역을 결정한 다음 스캔 영역을 완전히 샘플링할 수 있는 프로브(그리드 7.5mm)를 선택하여 00kHz ½ 3GHz의 주파수 범위 내에서 스펙트럼 스캔을 수행하고 각 주파수 지점의 최대 레벨을 저장합니다.스페이스 스캔을 사용하여 스캔 영역에서 상대적으로 큰 주파수 지점을 추가로 검사하여 간섭 소스 및 주요 회로 경로를 찾을 수 있습니다.

피측판은 가능한 한 스캐너판에 접근해야 한다. 왜냐하면 거리가 증가함에 따라 수신되는 신호 잡음비가 낮아지고 분리 효과가 발생하기 때문이다.실제 측정에서는 이 거리가 1.5cm 미만이어야 합니다. 어셈블리의 높이로 인해 어셈블리 표면의 측정이 때로는 측정 문제를 일으킬 수 있으므로 어셈블리의 높이를 고려하여 측정된 전압 수준을 교정해야 합니다.기본 체크에서는 분리 거리 보정 계수를 고려해야 합니다.

측정 결과는 빠르게 얻을 수 있지만 PCB 보드의 고주파 전류에서 발생하는 전자기 근접 측정값이므로 EMC 특성에 맞는 제품인지 판단할 수 없습니다.표준 EMC 테스트를 수행하려면 넓은 공간(OATS) 또는 어두운 공간에서 3m(즉, 먼 곳)로 이동해야 합니다.

Emscan의 측정이 표준 EMC 테스트를 대체할 수는 없지만 실제로 많은 용도로 사용됩니다.측정 결과에 대한 분석을 통해 제품의 후속 개발을 용이하게 하기 위해 많은 결론을 얻을 수 있다.전압 레벨을 얻는 것 외에도 간섭 발생 지점, 간섭 분포, 넓은 면적을 커버하는 간섭 전도 경로, PCB에서 좁은 영역으로 제한된 간섭, 내부 구조 또는 인접한 I/O 모듈 간의 결합 등 다음 정보도 매우 중요합니다.디지털 회로를 아날로그 회로와 분리하는 효과도 볼 수 있습니다.

위의 측정 결과는 PCB 설계 품질 평가의 표준이 될 수 있습니다.또한 PCB와 유사한 EMC 특성을 이미 알고 있다면 제품 개발 초기 단계에서 EMC 특성에 대해 차폐를 사용해야 하는지와 같은 비교적 신뢰할 수 있는 평가를 할 수 있습니다.수단 등.