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LOTO儀器---如何用LOTO的EMI模塊鎖定你PCB上的干擾做分析?

西安樂拓精益 ? 2022-05-25 17:08 ? 次閱讀
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在開發電子產品的過程中,電磁干擾(EMI)可能會導致許多問題,可能會在模擬電路上出現很大的噪聲,可能導致通訊亂碼,可能導致芯片無規律重啟,可能會導致數字電路有莫名其妙的誤動作。

硬件工程師通常會把主要注意力放在硬件產品的原理圖和PCB圖的設計上,其實成品的可靠性和抗干擾性能是更大的一個需要關注的課題。對于經驗不是很足的硬件工程師,除了在設計時使用信號完整性理論進行優化,在樣機出現干擾性問題后,更需要有工具實際的幫助鎖定PCB上的電磁干擾分布,然后分析優化,再次驗證,直到問題解決。

為了最大限度地減少電磁干擾的影響,各個國家的政府機構都制定并實施了針對各個產品類型的EM輸出的嚴苛標準,一般我們稱為電磁兼容性(EMC)測試。所有電子相關的產品在上市前必須強制性通過電磁兼容性測試。

我們今天介紹的檢測EMI電磁干擾的工具就是LOTO示波器的E01模塊。這個模塊可以加在你的示波器或者LOTO的虛擬示波器上,使用FFT分析的功能,實時顯示示波器帶寬內的EMC電磁干擾頻譜。

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圖上這個EMI測試系統由電磁近場探頭和射頻模塊以及LOTO示波器組成,正在測PCB電路上的DC電源模塊周邊的電磁干擾的頻譜分布,我們在文章后面會把整個的測試過程的視頻放出來。

電磁干擾測試的基本原理是PCB的布線中通過的電流,會在它的周圍產生電磁場,通過近場探頭,將這些電磁線感應成電壓,然后做出頻譜圖,我們就知道這個位置的電磁干擾分布的頻率和相對強度了。

電磁輻射最常見的產生方式是導體中電流的突變或者電壓的驟升,輻射的路徑通過PCB走線,器件的引腳,連接器或者是其它的金屬介質,包括機箱,機架或者是產品的外殼。電磁輻射實際上是指電場和磁場的相互作用,相互影響。它常常被這樣描述:正交時變的電場和磁場的傳播,如下圖所示。

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近場探頭感應到的電磁信號經過放大調理后,就可以輸入給頻譜分析了。一般會有大小不同的近場探頭,大一些的因為可以圈進來的電磁場更多,所以會更靈敏,但是因為大,所以不能更精確的定位,小一點的近場探頭雖然會稍微沒有大的靈敏,但是能更精確的定位位置。

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對信號進行頻譜分析其實用兩種主要的方式,一種是掃頻式的,這種不是實時的,是對各個頻譜點分別進行掃描和取值然后組成一幅頻譜圖,優點是可以做到很高的頻率范圍,一般是幾個G的頻譜范圍。另一種是實時的,就是使用示波器的FFT功能直接對信號進行實時的頻譜分析,優點是反映很快,缺點是能分析的頻譜范圍受限于示波器本身的采樣率和帶寬。

我們推薦使用的是第二種方式,因為第二種性價比比較高。我們大部分的電路中的干擾,其實都是在幾M甚至幾十M,100M以上的噪聲干擾基本上不常見,除非是射頻電路才會考慮更高的干擾。而且,使用示波器組成EMI測試系統還可以在不用的時候不耽誤作為示波器使用。

關于示波器如何使用FFT的頻譜功能,我們之前做過一期文章,我把鏈接放在下面,這里就不具體討論了。

FFT頻譜分析介紹:https://www.bilibili.com/read/cv6448240

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使用E01模塊可以快速地識別問題,有效地節約時間和經濟成本,測出的干擾頻譜可以在你下一款產品進行EMC測試時提供很有價值的參考。

需要注意的是,這樣的EMC測試可以幫助硬件工程師高性價比地識別和解決可能會阻礙EMC認證的問題,并不能完全替代認證實驗室的EMC合規測試。

具體操作演示可以參考視頻:

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視頻中使用LOTO的OSCH02示波器搭配E01模塊對裝了外殼和不裝外殼的同一款電路板進行了EMC測試,并且分析了問題,OSCH02的模擬帶寬是100M,所以這個搭配的系統可以檢測PCB板上100M以內的電磁干擾的情況。

聲明:本文內容及配圖由入駐作者撰寫或者入駐合作網站授權轉載。文章觀點僅代表作者本人,不代表電子發燒友網立場。文章及其配圖僅供工程師學習之用,如有內容侵權或者其他違規問題,請聯系本站處理。 舉報投訴
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