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Blogue PCB - Technologie de détection de rayonnement électromagnétique de carte PCB à grande vitesse

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Blogue PCB - Technologie de détection de rayonnement électromagnétique de carte PCB à grande vitesse

Technologie de détection de rayonnement électromagnétique de carte PCB à grande vitesse

2022-04-15
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Author:pcb

Actuellement, la plupart des ingénieurs en matériel conçoivent des cartes PCB uniquement avec expérience. Pendant le débogage, de nombreuses lignes de signal ou broches de puce à observer sont enterrées dans la couche intermédiaire de la carte PCB et ne peuvent pas être détectées par des outils tels que les oscilloscopes. Si le produit ne réussit pas le test fonctionnel, ils n'ont pas non plus de moyens efficaces pour trouver la cause du problème. Pour vérifier les caractéristiques CEM d'un produit, la seule façon de le faire est de l'amener dans une chambre de mesure standard de compatibilité électromagnétique pour la mesure. Étant donné que cette mesure ne peut mesurer que le rayonnement externe du produit, même si elle échoue, elle ne fournit pas d'informations utiles pour résoudre le problème. Par conséquent, les ingénieurs ne peuvent modifier la carte PCB que de manière empirique et répéter les tests. Cette méthode de test est très coûteuse et peut retarder le délai de mise sur le marché. Bien sûr, il existe de nombreux outils de conception d'analyse et de simulation de carte PCB à grande vitesse qui peuvent aider les ingénieurs à résoudre certains problèmes, mais les modèles de périphériques ont encore de nombreuses limites. Par exemple, de nombreux périphériques ne disposent pas d'un modèle Ibis capable de résoudre la simulation d'intégrité du signal (si). Le modèle ou le modèle est inexact. Pour simuler un problème Cem, il est nécessaire d'utiliser le modèle spice, mais il n'est actuellement pas disponible pour presque tous les ASIC. Sans le modèle spice, la simulation Cem ne peut pas prendre en compte le rayonnement du dispositif lui - même (le rayonnement du dispositif est plus élevé que celui de la ligne de transmission). Beaucoup plus grande). En outre, les outils de simulation doivent souvent faire des compromis entre la précision et le temps de simulation. Une précision relativement élevée nécessite de longs temps de calcul, tandis que les outils qui simulent rapidement sont moins précis. Par conséquent, la simulation avec ces outils ne résout pas complètement le problème des interférences mutuelles dans la conception de cartes PCB à grande vitesse.

Carte PCB

Nous savons que le chemin de retour d'un signal à haute fréquence dans une carte PCB multicouche doit être sur un plan de masse de référence (couche d'alimentation ou couche de terre) adjacent à la couche de ligne de signal, un tel flux de retour et une telle impédance, mais la couche de terre ou la couche d'alimentation réelle se divise et se creuse, ce qui modifie le chemin de retour, entraînant une plus grande surface de retour, Il en résulte un rayonnement électromagnétique et un bruit de rebond au sol. Si les ingénieurs peuvent comprendre le chemin du courant, ils peuvent éviter de grandes voies de retour et contrôler efficacement le rayonnement électromagnétique. Cependant, le chemin de retour du signal est déterminé par de nombreux facteurs tels que le câblage du signal, la structure d'alimentation et de distribution de la masse du PCB, les points d'alimentation, les condensateurs de découplage et l'emplacement et le nombre de dispositifs placés. Il est donc très important de déterminer théoriquement le chemin de retour d'un système complexe. Difficultés Il est donc important d'éliminer le problème du bruit radiatif lors de la phase de conception. Nous pouvons voir la forme d'onde d'un signal avec un oscilloscope pour aider à résoudre les problèmes d'intégrité du signal, alors y a - t - il un appareil qui peut voir les « modes» de rayonnement et de reflux sur la carte? Parmi les différentes méthodes de mesure du rayonnement électromagnétique, il existe une méthode de mesure à balayage en champ proche qui peut résoudre ce problème, qui est conçue selon le principe de la formation de rayonnement électromagnétique par une boucle de courant à haute fréquence sur le dispositif sous Test (DUT). Par exemple, emscan, le système de balayage par rayonnement électromagnétique de la société canadienne emscan, est fabriqué selon ce principe. Il utilise des sondes matricielles en champ H (32â40 = 1280 sondes) pour détecter le courant sur le DUT. Pendant la mesure, le DUT est placé directement sur le dessus de balayage de l'appareil. Ces sondes détectent les variations du champ électromagnétique dues aux variations du courant haute fréquence et le système fournit une image visuelle de la distribution spatiale du courant RF sur le PCB. Les systèmes de balayage de compatibilité électromagnétique emscan ont été largement utilisés dans des domaines industriels tels que les communications, l'automobile, les appareils de bureau et l'électronique grand public. Grâce aux cartes de densité de courant fournies par le système, les ingénieurs peuvent localiser les zones présentant des problèmes d'EMI avant de procéder à des tests standard de compatibilité électromagnétique. Prendre les mesures appropriées. Principe de balayage en champ proche les mesures d'emscan sont réalisées principalement dans la zone active en champ proche (R < < îlot / 2Í). La plupart des signaux de rayonnement émis par le DUT sont couplés à une sonde de champ magnétique et une petite quantité d'énergie est diffusée dans l'espace libre. La sonde de champ magnétique est couplée aux lignes de flux du champ h avec le courant sur le PCB et acquiert certaines des composantes de trace du champ e proche. Les sources de courant à haute et basse tension sont principalement liées au champ magnétique, tandis que les sources de courant à haute et basse tension sont principalement liées au champ électrique. Sur une carte PCB, un champ électrique pur ou un champ magnétique pur est rare. Dans les circuits RF et micro - ondes, l'impédance d'entrée du circuit et de la ligne microruban ou ligne microruban utilisée pour la connexion est prévue à 50 ohms. Cette conception à faible impédance permet à ces composants de générer des courants importants et de faibles variations de tension. En outre, la tendance des circuits numériques est également d'utiliser des dispositifs logiques avec des différences de tension plus faibles, tandis que l'impédance des ondes de champ magnétique dans la zone active de champ proche est beaucoup plus faible que l'impédance des ondes de champ électrique. Compte tenu de ces facteurs, la majeure partie de l'énergie active de champ proche des cartes PCB est contenue dans le champ magnétique de champ proche, de sorte que les boucles de champ magnétique utilisées par le système de balayage emscan sont appropriées pour le diagnostic de champ proche de ces cartes PCB. Toutes les boucles sont identiques, mais leur position dans le réseau de rétroaction est différente, de sorte que le réseau de rétroaction peut détecter la réponse de chaque boucle, mesurer la réponse de chaque boucle par rapport à la source de référence et la considérer comme une fonction de transfert filtrée. Pour assurer la linéarité de la mesure, emscan mesure l'inverse de cette fonction de transfert. Grâce à l'utilisation de l'antenne réseau et de la technologie électronique d'antenne à commutation automatique, la vitesse de mesure est considérablement plus rapide, des milliers de fois plus rapide que le schéma de mesure manuel à sonde unique et des centaines de fois plus rapide que la méthode de mesure automatique à sonde unique, ce qui permet de juger rapidement et efficacement des effets avant et après la modification du circuit. La technologie de balayage rapide, avec sa technologie avancée de balayage en amplitude conservée et sa technologie de balayage synchrone, permet au système de capturer efficacement les événements transitoires tout en adoptant des technologies qui améliorent la précision des mesures de l'analyseur de spectre, améliorant ainsi la fiabilité et la répétabilité des mesures. Méthode de mesure pour estimer l'interférence radiative en champ proche d'une carte PCB la détection de l'interférence radiative d'une carte PCB peut être réalisée en plusieurs étapes. On détermine d'abord la zone à balayer, puis on sélectionne une sonde (Maille de 7,5 mm) permettant d'échantillonner complètement la zone balayée, de balayer le spectre dans la gamme de fréquences de 100 kHz à 3 GHz et de mémoriser le niveau de chaque point de fréquence. Notez que de plus grands points de fréquence peuvent être examinés plus loin dans la zone de balayage en utilisant le balayage spatial, qui peut localiser la source d'interférence et le chemin du circuit critique. La plaque testée doit être placée le plus près possible de la plaque du scanner, car le rapport signal sur bruit reçu diminue à mesure que la distance augmente et il y a également un effet de « séparation». Dans la mesure réelle, cette distance doit être inférieure à 1,5 cm. Comme nous l'avons vu, la mesure côté élément peut parfois poser des problèmes de mesure en raison de la hauteur de l'élément, de sorte que la hauteur de l'élément doit être prise en compte pour corriger le niveau de tension mesuré. Dans l'inspection de base