PCB部落格 - PCB板電磁資訊的採集與應用

傳統的調試工具 PCB電路板 包括：時域示波器, TDR (time-domain reflectometry) oscilloscopes, 邏輯分析儀, 和頻域頻譜分析儀, 等., 但這些方法都不能反映 PCB板. 數據. PCB板, 也稱為印刷電路板, 印刷電路板, 稱為印製板, English abbreviation PCB (printed circuit board) or PWB (printed wiring board), 以絕緣板為基材, 切成一定尺寸, at least with A conductive pattern with holes (such as component holes, 緊固孔, 金屬化孔, 等.) is used to replace the chassis of the previous electronic components and realize the interconnection between electronic components. 因為這種電路板是用電子印刷科技製作的, 它們被稱為“印刷”電路板. 將“印刷電路板”稱為“印刷電路板”是不準確的，因為印刷電路板上沒有“印刷元件”, 但僅限於接線. Emscan電磁相容掃描系統採用先進的陣列天線科技和電子開關科技, 可以高速量測PCB的電流. Emscan的關鍵是使用陣列天線量測放置在掃描儀上的工作PCB的近場輻射. The antenna array consists of 4.0 x 3.2. (1280) small H-field probes embedded in an 8-layer circuit board with a protective layer to accommodate the PCB under test. 頻譜掃描的結果可以讓我們大致瞭解受驗設備產生的頻譜：有多少個頻率分量，每個頻率分量的幅值大致是多少.

Full frequency scan
The design of the PCB板 是基於電路原理圖來實現電路設計者所要求的功能. 印刷電路板的設計主要指版圖設計, 這需要考慮各種因素，例如外部連接的佈局, 內部電子元件的優化佈局, 金屬連接件和通孔的優化佈局, 電磁保護, 和散熱. 佈局設計可以節省生產成本，並實現良好的電路效能和散熱效能. 簡單的佈局設計可以手動實現, 複雜的佈局設計需要通過電腦輔助設計來實現. 進行光譜分析時/空間掃描功能, 將工作PCB放置在掃描儀上, PCB分為7塊.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最後給出了兩幅影像, 這是合成光譜圖和合成空間圖. 幽靈似的/空間掃描獲得整個掃描區域內每個探頭的所有光譜數據.

Quickly locate sources of electromagnetic interference
Spectrum analyzer is an instrument for studying the spectral structure of electrical signals. 它用於量測訊號參數，如訊號失真, 調製, 光譜純度, 頻率穩定性和互調失真. 它可用於量測電路系統的某些部分，如放大器和濾波器. 參數是一種多用途電子測量儀器. 它也可以稱為頻域示波器, 跟踪示波器, 分析示波器, 諧波分析儀, 頻率特性分析儀或傅立葉分析儀. 現代頻譜分析儀可以類比或數位形式顯示分析結果, 並且可以分析所有射頻頻段的電信號，從1 Hz以下的極低頻到亞毫米頻段. 使用頻譜分析儀和單個近場探頭, 也可以定位“干擾源”. 此處使用“滅火”方法作為類比. The far-field test (EMC standard test) can be compared to "detecting fire". 如果有頻率點超過極限值, 這被認為是“發現火灾”. The traditional "spectrum analyzer + single probe" solution is generally used by EMI engineers to detect "where the flames come out of the chassis". 產品內部覆蓋“火焰”. EMSCAN允許我們檢測干擾源的來源-“tinder”, 還可以看到“火”, 那就是, 干擾源的傳輸路徑.
一般方法如下：快速定位電磁干擾源.
(1) Check the spatial distribution of the fundamental wave, 並在基波的空間分佈圖上找到振幅的物理位置. 用於寬帶干擾, specify a frequency in the middle of the broadband interference (for example, 60MHz-80MHz寬帶干擾, we can specify 70MHz), 檢查頻率點的空間分佈, 找到振幅的物理位置.
(2) Specify the position and see the spectrogram of the position. 檢查該位置處單個諧波點的振幅是否與總頻譜圖一致. 如果它們重合, 這意味著指定的位置是這些干擾的强位置. 用於寬帶干擾, 檢查該位置是否為整個寬帶干擾的位置.
(3) In many cases, 並非所有諧波都在一個位置產生, 有時在不同的位置產生偶數諧波和奇數諧波, 每個諧波分量也可能在不同的位置產生. 在這種情況下, 通過查看所關心頻率點的空間分佈，可以找到强輻射的位置.
(4) Taking measures in places with strong radiation is undoubtedly effective to solve EMI/EMC問題.
此EMI故障排除方法, 它可以真正跟踪“源”和傳播路徑, 允許工程師以低成本和快速消除電磁干擾問題. 在通信設備的實際測量中, 電話線電纜輻射的輻射干擾. 使用EMSCAN進行上述跟踪掃描後, 處理器板上還安裝了幾個濾波電容器, 解决了工程師無法解决的電磁干擾問題.

Quickly locate circuit fault location
As the complexity of the PCB increases, 調試的難度和工作量也是如此. 使用示波器或邏輯分析儀, 同時只能觀察到一條或有限數量的訊號線. 然而, PCB上可能有數千條訊號線. 工程師只能憑經驗或運氣來發現問題. 問題. 如果我們有正常板和故障板的“完整電磁資訊”, 通過比較兩者的數據, 我們可以發現异常頻譜, 然後利用“干擾源定位技術”找出异常頻譜的位置. 查找故障的位置和原因. 然後在故障板的空間分佈圖上找到該“异常頻譜”發生的位置, 如圖6所示. 以這種管道, the fault location is located on a grid (7.6mm * 7.6mm), 這個問題可以解决. 很快就能確診.

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, 以及敏感訊號線和產生大量輻射的訊號線所在層的設計. 也有地平面的劃分, 電源平面, 以及跨分區的訊號線佈線.
(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, 可以產生更少的諧波和更低的輻射强度.
(3) Good power supply filtering: Reasonable type, 電容, 量, 和濾波電容器的放置, 以及地平面和電源平面的合理堆疊安排, 可以確保電磁干擾控制在盡可能小的區域內.
(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. 相反地, 過孔密集，過孔安全間距過大, 或設備佈局不合理, 將嚴重影響地平面和電源平面的完整性, 導致大量感應串擾, 共模輻射, 並使電路對外部干擾更敏感.
(5) Find a compromise between signal integrity and electromagnetic compatibility: On the premise of ensuring the normal function of the equipment, 盡可能新增訊號的上升沿和下降沿時間, 並减少訊號產生的電磁輻射的諧波幅度和數量. 例如, 有必要選擇合適的阻尼電阻器, 合適的過濾管道, 等. 在過去, 使用PCB生成的完整電磁場資訊, 可以科學地評估PCB設計的質量. 使用PCB的完整電磁資訊, PCB的設計質量可以從以下四個方面進行評估：1. 頻率點的數量：諧波的數量. 2. 瞬態干擾：不穩定電磁干擾. 3. 輻射强度：每個頻率點的電磁干擾大小. 4. 分佈區域：PCB上每個頻率點的電磁干擾分佈區域的大小.

Summary of this article
The complete electromagnetic information of PCB allows us to have a very intuitive understanding of the overall PCB, 這不僅有助於工程師解决電磁干擾/EMC問題, 同時也幫助工程師調試PCB，不斷提高設計質量 PCB板.