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Blog de PCB - Tecnología de detección de radiación electromagnética de placas de PCB de alta velocidad

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Tecnología de detección de radiación electromagnética de placas de PCB de alta velocidad

2022-04-15
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Author:pcb

En la actualidad, la mayoría de los ingenieros de hardware diseñan placas de PCB solo por experiencia. Durante el proceso de puesta en marcha, muchos cables de señal o pines de chip que deben observarse están enterrados en la capa media de la placa de pcb, y herramientas como el osciloscopio no pueden detectarlos. Si el producto no pasa la prueba funcional, tampoco tienen medios efectivos para encontrar la causa del problema. Para verificar las características EMC del producto, la única manera es 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 falla, no puede proporcionar información útil para resolver el problema. Por lo tanto, los ingenieros solo pueden modificar el tablero de PCB por experiencia y repetir la prueba. Este método de prueba es muy caro y puede retrasar el tiempo de comercialización. Por supuesto, hay muchas herramientas de análisis y diseño de simulación de placas de PCB de alta velocidad que pueden ayudar a los ingenieros a resolver algunos problemas, pero el modelo de equipo todavía tiene muchas limitaciones. Por ejemplo, muchos dispositivos no tienen modelos Ibis capaces de resolver simulaciones de integridad de señal (si). El modelo o modelo es inexacto. Para simular el problema 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 propio dispositivo (la radiación del dispositivo es superior a la radiación de la línea de transmisión). Mucho más grande). Además, las herramientas de simulación a menudo tienen que comprometerse entre la precisión y el tiempo de simulación. Una precisión relativamente alta requiere un tiempo de cálculo más largo, mientras que la precisión de las herramientas con una velocidad de simulación rápida es baja. Por lo tanto, la simulación con estas herramientas no puede resolver completamente el problema de la interferencia mutua en el diseño de placas de PCB de alta velocidad.

Tablero de PCB

Sabemos que la ruta de retorno de la señal de alta frecuencia en el tablero de PCB multicapa debe estar en el plano de tierra de referencia (capa de alimentación o capa de tierra) adyacente a la capa de línea de señal, tal flujo de retorno y resistencia, pero la formación de tierra real o la capa de energía se dividirá y vaciará, 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 ubicación y cantidad de dispositivos colocados. Por lo tanto, es muy importante determinar teóricamente la ruta de retorno de un sistema complejo. Dificultades Por lo tanto, es muy importante eliminar el problema del ruido radiante en la etapa de diseño. ¿Podemos ver la forma de onda de la señal con un osciloscopio para ayudar a resolver el problema de la integridad de la señal, entonces, ¿ hay algún dispositivo que pueda ver el "modo" de radiación y retorno en la placa? La tecnología de medición de escaneo de alta velocidad de campo electromagnético tiene un método de medición de escaneo de campo cercano que puede resolver este problema en varios métodos de medición de radiación electromagnética, que está diseñado de acuerdo con el principio de que el circuito de corriente de alta frecuencia en el dispositivo medido (dut) forma radiación electromagnética. Por ejemplo, el sistema de escaneo de radiación electromagnética enscan de la compañía canadiense enscan se basa en este principio. Utiliza sondas de matriz de campo h (32 A40 = 1.280 sondas) para detectar la corriente eléctrica en el dut. Durante la medición, el DUT se coloca directamente en la parte superior del escaneo del dispositivo. Estas sondas detectan cambios en el campo electromagnético debido a cambios en la corriente de alta frecuencia y el sistema proporciona 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 apropiadas. 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 se acopla a la corriente en el PCB y obtiene algunos componentes de rastro cerca del campo E. Las fuentes de corriente de alta y baja tensión están relacionadas principalmente con el campo magnético, mientras que las fuentes de tensión de alta y baja tensión están relacionadas principalmente con el campo eléctrico. En las placas de 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 de la línea de MICROSTRIP o MICROSTRIP utilizada para la conexión está diseñada para ser de 50 ohms. Este diseño de baja resistencia permite a estos componentes generar grandes cambios de corriente y bajo voltaje. Además, la tendencia de los circuitos digitales también es el uso de dispositivos lógicos con diferencias de voltaje más bajas, mientras que 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. Teniendo en cuenta estos factores, la mayor parte de la energía activa de campo cercano de las placas de PCB se incluye en el campo magnético de campo cercano, por lo que el circuito de campo magnético utilizado por el sistema de escaneo escan es adecuado para el diagnóstico de campo cercano de estas placas de pcb. Todos los bucles son los mismos, pero su ubicación en la red de retroalimentación es diferente, por lo que la red de retroalimentación puede detectar la respuesta de cada bucle, medir la respuesta de cada bucle con respecto a la fuente de referencia y considerarlo 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 el esquema de medición manual de una sola sonda y cientos de veces más rápido que el método 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 tiempo que utilizan tecnologías que pueden mejorar la precisión de medición del analizador de espectro, lo que mejora la fiabilidad y repetibilidad de la medición. Método de medición para estimar la interferencia de radiación de campo cercano de la placa de circuito impreso la detección de la interferencia de radiación de la placa de circuito impreso se puede realizar en varios pasos. Primero se determina el área a escanear y luego se selecciona una sonda (red de 7,5 mm) que puede tomar muestras completas del área de escaneo, realizar un escaneo espectral en un rango de frecuencia de 100 kHz a 3 GHz y almacenar el nivel de cada punto de frecuencia. Tenga en cuenta que se pueden utilizar escaneos espaciales para comprobar más a fondo los puntos de frecuencia más grandes dentro del 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 del escáner, 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, la distancia debe ser inferior a 1,5 centímetros. Como hemos visto, debido a la altura del componente, la medición del lado del componente a veces causa problemas con la medición, por lo que hay que tener en cuenta la altura del componente para corregir el nivel de tensión medido. En la inspección básica