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PCBボードの電磁気情報の取得と応用
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PCBボードの電磁気情報の取得と応用

2022-03-07
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Author:pcb

デバッグ用の伝統的なツール PCBボード 時間領域オシロスコープ, TDR (time-domain reflectometry) oscilloscopes, 論理アナライザ, 周波数領域スペクトルアナライザ, etc., しかし、これらのメソッドのどれも、 PCBボード. データ. PCBボード, プリント回路基板, プリント回路基板, プリント板という, English abbreviation PCB (printed circuit board) or PWB (printed wiring board), 絶縁板を基材とする, あるサイズに切る, at least with A conductive pattern with holes (such as component holes, 締付穴, 金属化した穴, etc.) is used to replace the chassis of the previous electronic components and realize the interconnection between electronic components. そのような板は電子印刷技術を使用して作られるので, それらはプリント回路基板と呼ばれている. 「プリント回路基板」を「プリント回路」と呼ぶのは不正確である, 配線のみ. EMScan電磁両立性走査システムは先進アレイアンテナ技術と電子スイッチング技術を採用する, PCBの電流を高速で測定できる. EMScanのキーはスキャナに置かれた作業PCBの近接場放射を測定するためのアレイアンテナの使用です. 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. スペクトル走査の結果は、私たちにEUTによって生成されるスペクトルの一般的な考えを与えることができます:どのように多くの周波数成分があり、大まかには、それぞれの周波数成分の大きさは何ですか.

PCBボード

Full frequency scan
The design of the PCBボード 回路設計者によって必要とされる機能を実現するための回路図である. プリント基板の設計は主にレイアウト設計を指す, 外部接続のレイアウトなど様々な要因を考慮する必要がある, 内部電子部品の最適配置, 金属接続部と貫通孔の最適配置, 電磁防護, 放熱. レイアウト設計は生産コストを節約でき,良好な回路性能と放熱性能を達成できる. シンプルなレイアウトデザインを手で実現することができます, 複雑なレイアウト設計は計算機支援設計によって実現する必要がある. スペクトルを行うとき/空間走査関数, スキャナに作業用PCBを置く, PCBは7に分けられる.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), 最終的に2つのイメージを与える, 合成スペクトログラムと合成空間グラフ. スペクトル/空間スキャンは、スキャンエリア全体の各々のプローブのために全てのスペクトルデータを得る.

Quickly locate sources of electromagnetic interference
Spectrum analyzer is an instrument for studying the spectral structure of electrical signals. これは、信号歪みなどの信号パラメータを測定するために使用されて, 変調, 分光純度, 周波数安定度と相互変調歪. それは、増幅器やフィルタなどの回路システムのある部分を測定するために使用することができる. パラメータは、多目的電子測定器です. また、周波数領域オシロスコープと呼ばれることもできます, トラッキングオシロスコープ, 解析オシロスコープ, ハーモニックアナライザ, 周波数特性アナライザ. 現代スペクトルアナライザはアナログまたはデジタル形式で解析結果を表示できる, そして、1 Hz未満の非常に低い周波数からサブミリメートルバンドまですべての無線周波数帯の電気信号を分析することができます. スペクトルアナライザと単一近接場プローブの使用, 「干渉源」も、位置することができます. 「消火」の方法は、類推としてここで使われます. The far-field test (EMC standard test) can be compared to "detecting fire". 限度値を超える周波数ポイントがあるならば, 「発見された火」と考えられる. The traditional "spectrum analyzer + single probe" solution is generally used by EMI engineers to detect "where the flames come out of the chassis". 「炎」は製品の中で覆われている. Emscanは干渉源のソースを検出することができます, また、“火”を見て, それで, 干渉源の伝送路.
一般的な方法は以下の通りである:電磁干渉の原因を迅速に見つける.
(1) Check the spatial distribution of the fundamental wave, そして、基本波の空間分布図に振幅の物理的位置を見つける. ブロードバンド干渉, specify a frequency in the middle of the broadband interference (for example, 60 MHz - 80 MHzブロードバンド干渉, we can specify 70MHz), 周波数点の空間分布を調べる, そして、振幅の物理的な位置を見つける.
(2) Specify the position and see the spectrogram of the position. その位置の個々の調波点の振幅が全スペクトログラムと一致することを確認してください. 彼らが一致するならば, それは、指定された場所がこれらの妨害の強い場所であることを意味します. 広帯域干渉のために, 位置が全体の広帯域干渉の位置であるかどうかチェックしてください.
(3) In many cases, すべての高調波が1つの場所で生成されるわけではない, 高調波と奇数調波が異なる場所で発生することもある, また、各高調波成分が異なる位置で発生することも可能である. この場合は, あなたが気にする周波数ポイントの空間分布を見て、強い放射線の場所を見つけることができます.
(4) Taking measures in places with strong radiation is undoubtedly effective to solve EMI/EMC問題.
このEMIトラブルシューティング方法, これは実際に“ソース”と伝播経路をトレースすることができます, エンジニアが低コストで高速EMI問題を排除することができます. 通信装置の実際の測定において, 電話線ケーブルから放射される放射妨害波. 上記スキャンスキャン後, プロセッサボードにいくつかのフィルタコンデンサを設置した, 技術者は解決できないEMI問題を解決した.

Quickly locate circuit fault location
As the complexity of the PCB increases, デバッグの難しさと作業負荷も. オシロスコープまたはロジックアナライザを使用する, つまたは限られた数の信号線のみを同時に観察することができる. しかし, PCBには信号線が何千もある. エンジニアは、経験または運によって問題を見つけることができます. 問題. 通常のボードと故障したボードの「完全な電磁情報」があるならば, 両者のデータを比較することで, 異常周波数スペクトル, 次に、異常周波数スペクトルの位置を見つけるために. 失敗の原因と位置を見つける. 次に、この「異常スペクトル」が障害ボードの空間分布図上で発生する場所を見つける, 図6に示すように. このように, the fault location is located on a grid (7.6mm * 7.6mm), そして問題は解決できる. 間もなく診断.

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, 敏感な信号線と多くの放射線を発生する信号線がある層のデザインと同様に. 地面の境界もあります, パワープレーン, そして、分割領域の向こう側の信号線のルーティング.
(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, これは高調波が少なく、放射強度が低い.
(3) Good power supply filtering: Reasonable type, 静電容量, 量, フィルタコンデンサの配置, 地面と飛行機の合理的な積み重ねと同様に, 電磁干渉が可能な最小の領域で制御されることを保証することができる.
(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. 反対に, 高密度ビアとビアの過度の安全間隔, デバイスレイアウト, グランドプレーンとパワープレーンの整合性に深刻に影響する, 誘導的な漏話の結果として生じる, コモンモード放射, そして、回路を外乱により敏感にする.
(5) Find a compromise between signal integrity and electromagnetic compatibility: On the premise of ensuring the normal function of the equipment, 信号の立ち上がりエッジと立ち下がり時間をできるだけ増加させる, そして、信号によって生成される電磁放射線の高調波の振幅および数を減らす. 例えば, 適切な減衰抵抗を選択する必要がある, 適切な濾過手段, etc. 過去に, PCBによって生成された完全な電磁界情報を使用すること, PCB設計の品質は科学的に評価できる. PCBの完全な電磁情報の使用, PCBの設計品質は以下の4つの側面から評価できる。. 周波数点の数:高調波の数. 2. 過渡干渉:不安定電磁干渉. 3. 放射強度:各周波数点における電磁干渉の大きさ. 4. 分布面積:PCB上の各周波数点における電磁干渉の分布面積の大きさ.

Summary of this article
The complete electromagnetic information of PCB allows us to have a very intuitive understanding of the overall PCB, 技術者がEMIを解くのを助けるだけではない/EMC問題, しかし、技術者は、PCBをデバッグし、継続的に設計品質を改善するのに役立ちます PCBボード.