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Blog PCB
Acquisizione e applicazione di informazioni elettromagnetiche della scheda PCB
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Acquisizione e applicazione di informazioni elettromagnetiche della scheda PCB

Acquisizione e applicazione di informazioni elettromagnetiche della scheda PCB

2022-03-07
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Author:pcb

The traditional tools for debugging Scheda PCB includono: oscilloscopi a dominio temporale, TDR (time-domain reflectometry) oscilloscopes, analizzatori logici, and frequency-domain spectrum analyzers, ecc., but none of these methods can provide a reflection of the overall information of the Scheda PCB. dati. Scheda PCB, also known as circuito stampato, printed circuit board, referred to as printed board, English abbreviation PCB (printed circuit board) or PWB (printed wiring board), with insulating board as the base material, tagliato in una certa dimensione, at least with A conductive pattern with holes (such as component holes, fori di fissaggio, metallized holes, ecc.) is used to replace the chassis of the previous electronic components and realize the interconnection between electronic components. Perché tali schede sono fatte utilizzando tecniche di stampa elettronica, they are called "printed" circuit boards. È impreciso chiamare un "circuito stampato" un "circuito stampato" perché non ci sono "componenti stampati" sul circuito stampato, but only wiring. Il sistema di scansione di compatibilità elettromagnetica Emscan adotta la tecnologia avanzata dell'antenna di matrice e la tecnologia di commutazione elettronica, which can measure the current of PCB at high speed. La chiave di Emscan è l'uso di un'antenna array per misurare la radiazione vicino-campo di un PCB funzionante posizionato sullo scanner. The antenna array consists of 40 x 32 (1280) small H-field probes embedded in an 8-layer circuit board with a protective layer to accommodate the PCB under test. I risultati della scansione dello spettro possono darci un'idea generale dello spettro prodotto dall'EUT: quanti componenti di frequenza ci sono e approssimativamente qual è la grandezza di ogni componente di frequenza.

Scheda PCB

Full frequency scan
The design of the Scheda PCB is based on the circuit schematic diagram to realize the functions required by the circuit designer. Il design del circuito stampato si riferisce principalmente al design del layout, which needs to consider various factors such as the layout of external connections, la disposizione ottimale dei componenti elettronici interni, the optimal layout of metal connections and through holes, protezione elettromagnetica, and heat dissipation. La progettazione del layout può risparmiare i costi di produzione e raggiungere la buona prestazione del circuito e la prestazione di dissipazione del calore. Simple layout design can be realized by hand, La progettazione di layout complessi e complessi deve essere realizzata tramite computer-aided design. When performing the spectral/funzione di scansione spaziale, place the working PCB on the scanner, il PCB è diviso in 7.6mm7.6mm 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 finalmente dà due immagini, which are the synthetic spectrogram and the synthetic spatial graph. Spettrale/spatial scans obtain all spectral data for each probe in the entire scan area.

Quickly locate sources of electromagnetic interference
Spectrum analyzer is an instrument for studying the spectral structure of electrical signals. It is used to measure signal parameters such as signal distortion, modulazione, spectral purity, stabilità della frequenza e distorsione dell'intermodulazione. It can be used to measure certain parts of circuit systems such as amplifiers and filters. Il parametro è uno strumento di misura elettronico multiuso. It can also be called frequency domain oscilloscope, Oscilloscopio di tracciamento, oscilloscopio per analisi, harmonic analyzer, analizzatore di caratteristiche di frequenza o analizzatore Fourier. Modern spectrum analyzers can display analysis results in analog or digital form, e può analizzare i segnali elettrici in tutte le bande di radiofrequenza da frequenze molto basse sotto 1 Hz a bande sub-millimetriche. Using a spectrum analyzer and a single near-field probe, "sorgenti di interferenza" possono anche essere localizzate. The method of "extinguishing fire" is used here as an analogy. The far-field test (EMC standard test) can be compared to "detecting fire". If there are frequency points exceeding the limit value, è considerato "fuoco trovato". The traditional "spectrum analyzer + single probe" solution is generally used by EMI engineers to detect "where the flames come out of the chassis". "Fiamma" è coperto all'interno del prodotto. EMSCAN allows us to detect the source of the interference source - "tinder", e anche vedere il "fuoco", that is, il percorso di trasmissione della sorgente di interferenza.
The general method is as follows: quickly locate the source of electromagnetic interference.
(1) Check the spatial distribution of the fundamental wave, and find the physical location of the amplitude on the spatial distribution diagram of the fundamental wave. Per le interferenze a banda larga, specify a frequency in the middle of the broadband interference (for example, interferenza a banda larga 60MHz-80MHz, we can specify 70MHz), controllare la distribuzione spaziale del punto di frequenza, and find the physical location of the amplitude.
(2) Specify the position and see the spectrogram of the position. Check that the amplitudes of the individual harmonic points at that location coincide with the total spectrogram. Se coincidono, it means that the specified location is a strong place for these disturbances. Per interferenze a banda larga, verificare se la posizione è la posizione dell'intera interferenza a banda larga.
(3) In many cases, non tutte le armoniche sono generate in una sola posizione, sometimes even harmonics and odd harmonics are generated at different locations, ed è anche possibile che ogni componente armonica sia generata in posizioni diverse. In this case, È possibile trovare la posizione della forte radiazione guardando la distribuzione spaziale dei punti di frequenza che ti interessano.
(4) Taking measures in places with strong radiation is undoubtedly effective to solve EMI/Problemi EMC.
This EMI troubleshooting method, che può realmente tracciare il percorso di "sorgente" e propagazione, allows engineers to eliminate EMI problems at low cost and fast speed. In una misura effettiva di un dispositivo di comunicazione, radiated interference radiated from the telephone line cable. Dopo la scansione di tracciamento sopra menzionata con EMSCAN, a few more filter capacitors were installed on the processor board, che ha risolto il problema EMI che l'ingegnere non ha potuto risolvere.

Quickly locate circuit fault location
As the complexity of the PCB increases, anche la difficoltà e il carico di lavoro del debug. Using an oscilloscope or logic analyzer, solo una o un numero limitato di linee di segnale possono essere osservate contemporaneamente. However, ci possono essere migliaia di linee di segnale sul PCB. Engineers can only find il problema by experience or luck. the problem. If we have the "complete electromagnetic information" of the normal board and the faulty board, confrontando i dati dei due, we can find the abnormal frequency spectrum, e quindi utilizzare la "tecnologia di localizzazione della sorgente di interferenza" per scoprire la posizione dello spettro di frequenza anormale. Find the location and cause of the failure. Quindi trova la posizione in cui questo "spettro anomalo" si verifica sulla mappa di distribuzione spaziale della scheda difettosa, come mostrato nella figura 6. In this way, the fault location is located on a grid (7.6mm 7.6mm), and the problem can be solved. Diagnostica presto.

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, as well as the design of the layer where the sensitive signal lines and the signal lines that generate a lot of radiation are located. Ci sono anche divisioni di piani di terra, power planes, e instradamento delle linee di segnale attraverso l'area di divisione.
(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, che possono generare meno armoniche e minore intensità di radiazione.
(3) Good power supply filtering: Reasonable type, capacità, quantity, e posizionamento dei condensatori filtranti, as well as a reasonable stacking arrangement of ground planes and power planes, può garantire che le interferenze elettromagnetiche siano controllate nella più piccola area possibile.
(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. Al contrario, dense vias and excessive safety spacing of vias, o layout irragionevole del dispositivo, will seriously affect the integrity of the ground plane and power plane, che provoca una grande quantità di crosstalk induttivo, common mode radiation, e rendere il circuito più sensibile ai disturbi esterni.
(5) Find a compromise between signal integrity and electromagnetic compatibility: On the premise of ensuring the normal function of the equipment, aumentare il più possibile il tempo di salita e caduta del bordo del segnale, e ridurre l'ampiezza e il numero di armoniche della radiazione elettromagnetica generata dal segnale. For example, è necessario selezionare una resistenza di smorzamento adatta, suitable filtering means, ecc. In the past, utilizzando le informazioni complete sul campo elettromagnetico generate dal PCB, the quality of the PCB design can be scientifically evaluated. Utilizzo delle informazioni elettromagnetiche complete del PCB, the design quality of the PCB can be evaluated from the following four aspects: 1. Il numero di punti di frequenza: il numero di armoniche. 2. Interferenza transitoria: interferenza elettromagnetica instabile. 3. Intensità di radiazione: la grandezza dell'interferenza elettromagnetica in ogni punto di frequenza. 4. Area di distribuzione: la dimensione dell'area di distribuzione dell'interferenza elettromagnetica in ogni punto di frequenza sul PCB.

Summary of this article
The complete electromagnetic information of PCB allows us to have a very intuitive understanding of the overall PCB, che non solo aiuta gli ingegneri a risolvere EMI/EMC problems, ma aiuta anche gli ingegneri a debug PCB e migliorare continuamente la qualità di progettazione di Scheda PCB.