PCB Blogu - PCB Kartının Elektromanyetik Bilgilerinin Alınması ve Uygulanması

PCB kartında hata ayıklamak için geleneksel araçlar şunları içerir: zaman alanlı osiloskoplar, TDR (zaman alanlı reflektometri) osiloskoplar, mantık analizörleri ve frekans alanlı spektrum analizörleri, vb., ancak bu yöntemlerin hiçbiri genel bilgilerin bir yansımasını sağlayamaz. PCB kartı. veri. Baskılı devre kartı olarak da bilinen baskılı devre kartı, baskılı kart olarak adlandırılan baskılı devre kartı, İngilizce kısaltması PCB (baskılı devre kartı) veya PWB (baskılı devre kartı), temel malzeme olarak yalıtım kartı ile belirli bir boyuta kesilmiş, En azından, önceki elektronik bileşenlerin şasisini değiştirmek ve elektronik bileşenler arasındaki ara bağlantıyı gerçekleştirmek için delikli (bileşen delikleri, sabitleme delikleri, metalize delikler vb.) İletken bir desen kullanılır. Bu tür kartlar elektronik baskı teknikleri kullanılarak yapıldığı için "baskılı" devre kartları olarak adlandırılır. "Baskılı devre kartına" "baskılı devre" demek yanlıştır çünkü baskılı devre kartında "baskılı bileşen" yoktur, sadece kablolama vardır. Emscan elektromanyetik uyumluluk tarama sistemi, PCB akımını yüksek hızda ölçebilen gelişmiş dizi anten teknolojisini ve elektronik anahtarlama teknolojisini benimser. Emscan'ın anahtarı, tarayıcıya yerleştirilmiş çalışan bir PCB'nin yakın alan radyasyonunu ölçmek için bir dizi antenin kullanılmasıdır. Anten dizisi, test edilen PCB'yi yerleştirmek için koruyucu bir katmana sahip 8 katmanlı bir devre kartına gömülü 40 x 32 (1280) küçük H-alan problarından oluşur. Spektrum taramasının sonuçları bize EUT tarafından üretilen spektrum hakkında genel bir fikir verebilir: orada kaç tane frekans bileşeni vardır ve her bir frekans bileşeninin büyüklüğü kabaca nedir.

Tam frekans taraması

PCB kartının tasarımı, devre tasarımcısının ihtiyaç duyduğu işlevleri gerçekleştirmek için devre şematik diyagramına dayanmaktadır. Baskılı devre kartının tasarımı esas olarak, dış bağlantıların düzeni, dahili elektronik bileşenlerin optimum düzeni, metal bağlantıların ve açık deliklerin optimum düzeni, elektromanyetik koruma gibi çeşitli faktörleri dikkate alması gereken düzen tasarımına atıfta bulunur. ısı dağılımı. Yerleşim tasarımı, üretim maliyetlerinden tasarruf sağlayabilir ve iyi devre performansı ve ısı dağılımı performansı sağlayabilir. Basit yerleşim tasarımı elle gerçekleştirilebilir ve karmaşık yerleşim tasarımının bilgisayar destekli tasarım ile gerçekleştirilmesi gerekir. Spektral/uzaysal tarama işlevini gerçekleştirirken, çalışan PCB'yi tarayıcıya yerleştirin, PCB, tarayıcı ızgarası tarafından 7,6 mm - 7,6 mm ızgaralara bölünür (her ızgara bir H-alan probu içerir), yürütün Tam frekans aralığını taradıktan sonra Emscan, her bir probun (frekans aralığı 10kHz ila 3GHz arasında olabilir) son olarak sentetik spektrogram ve sentetik uzamsal grafik olmak üzere iki görüntü verir. Spektral/uzaysal taramalar, tüm tarama alanındaki her prob için tüm spektral verileri alır.

Elektromanyetik parazit kaynaklarını hızla bulun

Spektrum analizörü, elektrik sinyallerinin spektral yapısını incelemek için bir araçtır. Sinyal bozulması, modülasyon, spektral saflık, frekans kararlılığı ve intermodülasyon bozulması gibi sinyal parametrelerini ölçmek için kullanılır. Amplifikatörler ve filtreler gibi devre sistemlerinin belirli kısımlarını ölçmek için kullanılabilir. Parametre, çok amaçlı bir elektronik ölçüm cihazıdır. Frekans alanı osiloskopu, izleme osiloskopu, analiz osiloskopu, harmonik analizörü, frekans karakteristik analizörü veya Fourier analizörü olarak da adlandırılabilir. Modern spektrum analizörleri, analiz sonuçlarını analog veya dijital biçimde görüntüleyebilir ve 1 Hz'nin altındaki çok düşük frekanslardan milimetre altı bantlara kadar tüm radyo frekans bantlarındaki elektrik sinyallerini analiz edebilir. Bir spektrum analizörü ve tek bir yakın alan probu kullanılarak "parazit kaynakları" da bulunabilir. "Yangını söndürme" yöntemi burada bir benzetme olarak kullanılmıştır. Uzak alan testi (EMC standart testi) "yangın algılama" ile karşılaştırılabilir. Sınır değeri aşan frekans noktaları varsa “bulunmuş yangın” olarak kabul edilir. Geleneksel "spektrum analizörü + tek prob" çözümü, genellikle EMI mühendisleri tarafından "alevlerin şasiden nereden çıktığını" tespit etmek için kullanılır. Ürünün içinde "Alev" kaplıdır. EMSCAN, parazit kaynağının kaynağını - "çırpıcı" tespit etmemizi ve ayrıca "yangın"ı, yani girişim kaynağının iletim yolunu görmemizi sağlar.

Genel yöntem şu şekildedir: Elektromanyetik parazitin kaynağını hızlı bir şekilde bulun.

(1) Temel dalganın uzaysal dağılımını kontrol edin ve temel dalganın uzaysal dağılım diyagramında genliğin fiziksel konumunu bulun. Geniş bant girişimi için, geniş bant girişiminin ortasında bir frekans belirtin (örneğin, 60MHz-80MHz geniş bant girişimi, 70MHz belirtebiliriz), frekans noktasının uzamsal dağılımını kontrol edin ve genliğin fiziksel konumunu bulun.

(2) Konumu belirtin ve konumun spektrogramına bakın. Bu konumdaki bireysel harmonik noktaların genliklerinin toplam spektrogram ile çakıştığını kontrol edin. Çakışıyorlarsa, belirtilen yerin bu rahatsızlıklar için güçlü bir yer olduğu anlamına gelir. Geniş bant girişimi için, konumun tüm geniş bant girişiminin konumu olup olmadığını kontrol edin.

(3) Çoğu durumda, tüm harmonikler tek bir yerde üretilmez, hatta bazen harmonikler ve tek harmonikler bile farklı yerlerde üretilir ve ayrıca her harmonik bileşenin farklı yerlerde üretilmesi de mümkündür. Bu durumda önemsediğiniz frekans noktalarının uzamsal dağılımına bakarak güçlü radyasyonun yerini bulabilirsiniz.

(4) Güçlü radyasyon bulunan yerlerde önlem alınması kuşkusuz EMI/EMC sorunlarının çözümünde etkilidir.

"Kaynak" ve yayılma yolunu gerçekten izleyebilen bu EMI sorun giderme yöntemi, mühendislerin EMI sorunlarını düşük maliyet ve hızlı bir şekilde ortadan kaldırmasını sağlar. Bir iletişim cihazının gerçek ölçümünde, telefon hattı kablosundan yayılan girişim. EMSCAN ile yukarıda bahsedilen izleme taramasından sonra işlemci kartına birkaç tane daha filtre kondansatörü takıldı ve bu da mühendisin çözemediği EMI sorununu çözdü.

Devre arızasının yerini hızla bulun

PCB'nin karmaşıklığı arttıkça hata ayıklamanın zorluğu ve iş yükü de artar. Bir osiloskop veya mantık analizörü kullanarak, aynı anda yalnızca bir veya sınırlı sayıda sinyal hattı gözlemlenebilir. Ancak PCB üzerinde binlerce sinyal hattı olabilir. Mühendisler sorunu ancak deneyim veya şansla bulabilirler. sorun. Normal kartın ve hatalı kartın "tam elektromanyetik bilgisine" sahipsek, ikisinin verilerini karşılaştırarak anormal frekans spektrumunu bulabilir ve ardından yerini bulmak için "parazit kaynağı konum teknolojisini" kullanabiliriz. anormal frekans spektrumu Arızanın yerini ve nedenini bulun. Ardından, Şekil 6'da gösterildiği gibi, arızalı kartın uzamsal dağılım haritasında bu "anormal spektrumun" meydana geldiği yeri bulun. sorun çözülebilir. Yakında teşhis edildi.

PCB Tasarım Kalitesini Değerlendirme Uygulamaları

İyi bir PCB'nin mühendisler tarafından dikkatlice tasarlanması gerekir ve dikkate alınması gereken hususlar şunları içerir:

(1) Makul yığın tasarımı: özellikle yer düzlemi ve güç düzleminin düzenlenmesi ve ayrıca hassas sinyal hatlarının ve çok fazla radyasyon üreten sinyal hatlarının bulunduğu katmanın tasarımı. Ayrıca, bölme alanı boyunca yer düzlemleri, güç düzlemleri ve sinyal hatlarının yönlendirilmesi bölümleri vardır.

(2) Sinyal hattı empedansını mümkün olduğunca sürekli tutun: mümkün olduğunca az yol; mümkün olduğunca az dik açılı iz; ve daha az harmonik ve daha düşük radyasyon yoğunluğu üretebilen mümkün olduğunca küçük bir akım dönüş alanı.

(3) İyi güç kaynağı filtrelemesi: Filtre kapasitörlerinin makul tipi, kapasitansı, miktarı ve yerleşimi ile yer düzlemleri ve güç düzlemlerinin makul bir istifleme düzeni, elektromanyetik parazitin mümkün olan en küçük alanda kontrol edilmesini sağlayabilir.

(4) Mümkün olduğunca yer düzleminin bütünlüğünü sağlayın: mümkün olduğunca az yol; yolların makul güvenlik aralığı; makul cihaz düzeni; yer düzleminin bütünlüğünü sağlamak için makul yol düzenlemesi. Aksine, yoğun geçişler ve yolların aşırı güvenlik aralığı veya makul olmayan cihaz yerleşimi, yer düzlemi ve güç düzleminin bütünlüğünü ciddi şekilde etkileyerek büyük miktarda endüktif karışma, ortak mod radyasyonu ile sonuçlanacak ve devreyi daha hassas hale getirecektir. dış rahatsızlıklara.

(5) Sinyal bütünlüğü ve elektromanyetik uyumluluk arasında bir uzlaşma bulun: Ekipmanın normal çalışmasını sağlama öncülüğünde, sinyalin yükselen kenar ve düşen kenar süresini mümkün olduğunca artırın ve harmoniklerin genliğini ve sayısını azaltın. sinyal tarafından üretilen elektromanyetik radyasyon. Örneğin, uygun bir sönümleme direnci, uygun filtreleme araçları vb. seçmek gereklidir. Geçmişte, PCB tarafından üretilen tüm elektromanyetik alan bilgilerini kullanarak, PCB tasarımının kalitesi bilimsel olarak değerlendirilebilirdi. PCB'nin tüm elektromanyetik bilgilerini kullanarak, PCB'nin tasarım kalitesi aşağıdaki dört açıdan değerlendirilebilir: 1. Frekans noktalarının sayısı: harmoniklerin sayısı. 2. Geçici girişim: kararsız elektromanyetik girişim. 3. Radyasyon yoğunluğu: Her bir frekans noktasındaki elektromanyetik girişimin büyüklüğü. 4. Dağıtım alanı: PCB üzerindeki her bir frekans noktasındaki elektromanyetik girişimin dağıtım alanının boyutu.

Bu makalenin özeti

PCB'nin tam elektromanyetik bilgisi, genel PCB hakkında çok sezgisel bir anlayışa sahip olmamızı sağlar; bu, yalnızca mühendislerin EMI/EMC sorunlarını çözmesine yardımcı olmakla kalmaz, aynı zamanda mühendislerin PCB hatalarını ayıklamasına ve PCB kartının tasarım kalitesini sürekli olarak iyileştirmesine yardımcı olur.