在低頻段,系統中的電路節點阻抗可能變化很大;此時要求一定的電路或實驗知識,以確定H場或E場能否提供最高的靈敏度。在較高頻段,這些區別可能非常顯著。最重要的是,每次試驗改變時近場探針的布局和方面要保持一致。
EMI一致性到底有多重要?
很多公司發現他們的電子產品在上架銷售前常常栽倒在最後一關,即符合EMC要求。這使他們認識到在早期設計階段重視預測試和EMI診斷的重要性,以儘量減小測試不合格的影響——重新設計和設備召回,以及延遲產品上市。等到開發期結束才去了解產品是否能夠通過一致性測試是一場豪賭,因為每次改進涉及的開發成本會以指數規律攀升。
因此,通過試產原型機,甚至早在研發階段,從設計調研上排查EMI日益重要。對問題電路板進行實驗,並採取預防措施是能夠為設計帶來便利。
圖1:當產品在開發階段一步步推進時,變更所承擔的潛在成本上升,清除EMI問題的可用措施逐步受到限制。
圖字:PCB、濾波、接地、地彈、軟體等;成本效益及可用措施;預防措施;承擔的成本;階段;預一致性測試;一致性測試;研發;原型;試產;生產;設計階段;生產階段。
設計工程師經常發現新產品設計需要經過多次修改才能達到限值。他們既不擁有EMI診斷訣竅,EMI診斷也不是他們日常責任的一部分。通常,僅當設計的電路板幾乎完工時才遞交給EMC部門或外部實驗室做進一步測試。然而,相比早期設計階段(這時某些設計考慮或許能夠妥善處理)修改,在這個階段做出改動極具挑戰性。
符合EMC標準的結果在設計上是可控的,能夠做出規劃,同時也是設計師的責任。解決EMI並非使用什麼巫術,也無需時域工程師躲避。使用您熟悉的儀器---示波器,您能夠更好地理解EMI問題,以及了解所用解決方案的效果。
武裝起來做預一致性測試
對此,您可能會問:那麼我該如何使用EMI濾波器和准峰值(QP)檢波器?這取決於您是否在進行一致性測試、預一致性測試或者在做EMI故障排查。EMI類解析度帶寬(RBW)濾波器是窄帶的,其滾降方式以6dB為標準,而非3dB。符合標準的准峰值檢波器是 根據信號峰值和重複頻率進行檢測加權從得出峰值的。
使用不正確的濾波器和檢波器會影響設備返回的幅度值和頻率值。在一致性測試中,這兩個是強制遵守的標準。然而,對於EMI診斷它們不是決定性的,因為主要目的是從物理上和電氣上識別出輻射源。如果沒有實際的一致性精度要求,您獲得接近的估值已足夠用了。
如果用於識別輻射源,由於准峰值檢波器算法結果總是小於或等於峰值檢波器,因此使用峰值檢波器足夠。准峰值檢波器結果和峰值檢波器結果都涉及相同的信號重複率,您可以用公式表示數學波形,或者在故障排查過程中考慮到這一點。另一方面,EMI濾波器僅會略微改變結果。
與測試接收機不同,示波器在設計上沒有內置EMI一致性限值測試。使用大多數示波器都配有的模板測試,或遠程軟體,可以在示波器上定義EMI一致性限值從而模擬EMI標準測試。然後,您可以進一步設置更多的模板,發現感興趣的問題區域。
圖2:限制線可以用模板替代,以確定被測設備是否符合要求。在上圖中,超過測試限值的事件可在時域做進一步分析。您還可以在示波器上的不同頻率範圍設置不同的RBW。
圖3:RTO Scan軟體的測試結果輸出,RTO Scan是R&S RTO系列示波器的EMI預測試應用軟體。該軟體提供對數坐標的頻譜圖輸出方便比對。
圖字:幅度、頻率
示波器是快速了解有害輻射並找出它們來源的有效工具。在同一台儀器上訪問時域和頻域為快速分析有害輻射創造了條件。因為示波器是硬體設計工程師常用的儀器,它增強了研發階段的EMI排查能力,並且能夠在去EMC實驗室前先做摸底測試,從而顯著提高了一致性測試的成功率。示波器也為您提供可用於定位、捕獲和分析輻射源的各種技術,歸納在下表中:
表1:示波器和傳統EMI測試設備進行EMI診斷的技術列表,從定位和捕獲到分析有問題的輻射源。
與通常的時域相關測量或其他常用射頻測試相比,EMI測量需要不同方法。在EMI,工程師從來無法完全掌握可能存在什麼信號。由於每台新被測設備都不同,根據EMI信號特徵選擇正確的工具以及識別輻射源十分重要。
當涉及預一致性和一致性測試時,示波器的頻譜分析功能並不能取代傳統的EMI測試設備,如頻譜分析儀或測試接收機。畢竟相對有限的動態範圍和帶寬,缺少預選器、前置放大器和與標準兼容的加權檢波器,限值了示波器在EMI測試領域的應用。
示波器、頻譜分析儀或測試接收機可以從不同角度解決EMI問題。每種設備用到不同的測試方法,並提供不同但互補的診斷技術。示波器互補的方法為EMI排查診斷打開了全新的天地,提供前所未有的EMI排查能力。結合示波器中現有的在EMI排查方面的分析工具,將幫助您快速發現您設計中的潛在問題。
接下來做什麼?電源是EMI干擾噪聲的主要來源,示波器的電源諧波分析在這類排查工作中很有潛力。我們不久將討論這一方面的內容。