該應(yīng)用程序說(shuō)明了如何使用內(nèi)置數(shù)字下變頻器和 頻譜視圖的4/5/6 系列混合信號(hào)示波器。這項(xiàng)專 利技術(shù)使您能夠同時(shí)查看所有模擬信號(hào)的模擬和 頻譜視圖，并在每個(gè)領(lǐng)域中擁有獨(dú)立控制。頻譜視 圖使基于示波器的頻域分析像使用頻譜分析儀一 樣簡(jiǎn)單，同時(shí)保留了將頻域活動(dòng)與其他時(shí)域現(xiàn)象相 關(guān)聯(lián)的能力。

電磁兼容性（EMC）及相關(guān)的電磁干擾（EMI）必須在營(yíng)銷 商用或消費(fèi)類電子產(chǎn)品以及軍事和航空航天設(shè)備階段之 前解決。將EMC 或EMI 合規(guī)性通常留到項(xiàng)目的最后階段， 而最后時(shí)刻的失敗往往會(huì)導(dǎo)致進(jìn)度延誤、額外成本和對(duì) 工程團(tuán)隊(duì)的壓力。擁有合適的工具和技術(shù)可以幫助及時(shí) 解決問題并快速應(yīng)對(duì)突發(fā)狀況。

簡(jiǎn)而言之，輻射排放是輻射電場(chǎng)的測(cè)量，而傳導(dǎo)排放是 產(chǎn)品、設(shè)備或測(cè)試系統(tǒng)中傳導(dǎo)的EMI 電流的測(cè)量。全球 范圍內(nèi)對(duì)這些排放的上限有規(guī)定，取決于設(shè)備設(shè)計(jì)用于 的環(huán)境。

如今，隨著消費(fèi)類電子產(chǎn)品的多樣化，包括無(wú)線和移動(dòng)設(shè)備， 設(shè)備之間的兼容性變得更加重要。產(chǎn)品不得相互干擾（輻 射或傳導(dǎo)排放），并且必須設(shè)計(jì)成對(duì)外部能源源免疫。大 多數(shù)國(guó)家現(xiàn)在都強(qiáng)制對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行各類EMC 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試。

基本定義

讓我們從一些基本定義開始，EMC 和EMI 之間存在微妙 的區(qū)別。

EMC 意味著正在開發(fā)的設(shè)備與預(yù)期的操作環(huán)境兼容。 例如，當(dāng)在軍用車輛上安裝了一個(gè)堅(jiān)固的衛(wèi)星通信系 統(tǒng)時(shí)，即使在其他高功率發(fā)射機(jī)或雷達(dá)附近，它也必 須能夠正常工作。這意味著在密集環(huán)境中具有輻射和 免疫兼容性。這通常適用于軍事和航空航天產(chǎn)品和系 統(tǒng)，以及汽車環(huán)境。輻射發(fā)射通常在1 米的測(cè)試距離 上測(cè)量。

EMI（有時(shí)也稱為射頻干擾或RFI）更關(guān)注產(chǎn)品對(duì)現(xiàn)有 無(wú)線電、電視或其他通信系統(tǒng)（如移動(dòng)電話）的干擾。 在美國(guó)之外，它還包括對(duì)外部能源源的免疫，例如靜電 放電和電力線瞬變。這通常適用于商業(yè)、消費(fèi)者、工業(yè)、 醫(yī)療和科學(xué)產(chǎn)品。輻射發(fā)射通常在3 米或10 米的測(cè) 試距離上測(cè)量。本應(yīng)用程序說(shuō)明將專注于EMI 故障排 除。

EMI 故障排除

EMI 故障排除的三個(gè)步驟過程

許多產(chǎn)品設(shè)計(jì)師可能熟悉近場(chǎng)探針如何用于識(shí)別PC 板 和電纜上的EM“I 熱點(diǎn)”，但可能不清楚接下來(lái)該怎么做。 我們以泰克頻譜視圖在6 系列混合信號(hào)示波器上的使用 為例。以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的三步EMI 故障排除過程。

第一步 - 使用近場(chǎng)探針（H 型或E 型）識(shí)別PC 板和內(nèi)部 電纜上的能量源和特征發(fā)射特性。能量源通常 包括時(shí)鐘振蕩器、處理器、RAM、D/A 或A/D 轉(zhuǎn) 換器、DC-DC 轉(zhuǎn)換器和其他產(chǎn)生高頻率、快速 邊沿、數(shù)字信號(hào)的源。如果產(chǎn)品包括屏蔽外殼， 探測(cè)其他接縫或孔隙的泄漏。記錄每個(gè)能量源 的發(fā)射特性。

第二步 - 使用電流探針測(cè)量高頻電纜電流。請(qǐng)記住，電纜 是最可能輻射射頻能量的結(jié)構(gòu)。沿著電纜來(lái)回 移動(dòng)探針，以最大化最高諧波電流。記錄每根電 纜的發(fā)射特性。

第三步 - 使用附近的天線（通常是1 米測(cè)試距離）確定哪 些諧波信號(hào)實(shí)際上在輻射。記錄這些諧波并與 近場(chǎng)和電流探針電纜測(cè)量進(jìn)行比較。這將幫助 您確定最有可能與電纜或接縫耦合并輻射到天 線的能量源。

步驟1 - 近場(chǎng)探測(cè)- 大多數(shù)近場(chǎng)探測(cè)套件都配備了E 場(chǎng) 和H 場(chǎng)探頭。選擇H 場(chǎng)或E 場(chǎng)探頭取決于您將要探測(cè)的 是電流 - 即高di/dt -（電路走線，電纜等）還是電壓 - 即 dV/dt -（開關(guān)電源等）。大多數(shù)故障排除都是使用H 場(chǎng) 探頭進(jìn)行的，因?yàn)槲覀兺ǔ?duì)追蹤高頻次諧波電流感興 趣。直徑較小的探頭提供更高的分辨率，但可能需要預(yù)放 大來(lái)增強(qiáng)其信號(hào)。然而，H 場(chǎng)和E 場(chǎng)探頭都可用于定位屏 蔽外殼中的漏洞或間隙。

從較大的H 場(chǎng)探頭開始，圍繞產(chǎn)品外殼、電路板和連接 的電纜進(jìn)行嗅探。目標(biāo)是識(shí)別主要的電磁干擾源和主導(dǎo) 的窄帶和寬帶頻率。記錄觀察到的位置和頻率特征。當(dāng) 您聚焦于源時(shí)，您可能希望切換到中等大?。? 厘米）的 H 場(chǎng)探頭（圖1），這將提供更高的分辨率（但稍微降低 靈敏度）。您可能會(huì)發(fā)現(xiàn)大多數(shù)探測(cè)最終都是使用這個(gè)探 頭。

圖1. 使用近場(chǎng)探頭有助于確定可能的輻射源

此外，請(qǐng)注意，當(dāng)H 場(chǎng)探頭的平面與走線或電纜平行時(shí)， 它們最敏感（會(huì)耦合最多的磁通量）。最好將探頭放置在 PC 板的平面的90 度位置。請(qǐng)參見圖2。

圖2. H 場(chǎng)探頭在與電路走線或電纜的相對(duì)定位時(shí)提供**靈 敏度，因?yàn)樗鼈兺ㄟ^環(huán)收集最大的磁通線

請(qǐng)記住，不是所有位于電路板上有高頻能量源實(shí)會(huì)產(chǎn)生 輻射！輻射需要與“天線狀”結(jié)構(gòu)（例如I/O 電纜、電源電 纜或屏蔽外殼中的縫隙）某種形式的耦合。

在電路板級(jí)別應(yīng)用潛在修復(fù)措施時(shí)，請(qǐng)務(wù)必用膠帶固定 近場(chǎng)探頭，以減少探頭尖端的物理位置變化。請(qǐng)記住，我 們主要關(guān)注在應(yīng)用修復(fù)措施時(shí)的相對(duì)變化。

步驟2 - 電流探針測(cè)量- 接下來(lái)，使用高頻電流探針測(cè) 量附加的共模電纜電流（包括電源電纜），例如Com- Power CLCE-400 或同等產(chǎn)品（圖3）。記錄頂部幾個(gè)諧 波的位置，并與近場(chǎng)探測(cè)確定的列表進(jìn)行比較。這些諧 波最有可能會(huì)輻射并導(dǎo)致測(cè)試失敗，因?yàn)樗鼈兞鹘?jīng)類似 天線的結(jié)構(gòu)（電纜）。

請(qǐng)注意，只需要5 到8μA 的高頻電流就能使FCC 或 CISPR B 類測(cè)試限值失效。使用制造商提供的傳輸阻抗 校準(zhǔn)曲線將幫助您計(jì)算探針端口處的分析儀電壓對(duì)應(yīng)的 電流。

圖3. 使用電流探頭測(cè)量在I/O 和電源電纜上流動(dòng)的高頻電流

將電流探針來(lái)回移動(dòng)以最大化諧波是個(gè)好主意。這是因 為一些頻率將在不同位置共振，這是由于電纜上的駐波 引起的。

還可以根據(jù)線纜中流動(dòng)的電流來(lái)預(yù)測(cè)輻射的E 場(chǎng)強(qiáng)度 （V/m），假設(shè)長(zhǎng)度在關(guān)注頻率下是電氣性短的。這在高 達(dá)200MHz 的頻率下對(duì)1m 長(zhǎng)的電纜已被證明是準(zhǔn)確的。 有關(guān)詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱參考文獻(xiàn)1、2 或5。

步驟3 - 使用近距天線故障排除 - 一旦產(chǎn)品的諧波特性 完全表征，就該看看哪些諧波實(shí)際上會(huì)輻射。為此，我們 可以使用連接到距產(chǎn)品或待測(cè)系統(tǒng)至少1m 遠(yuǎn)的未校準(zhǔn) 天線的4/5/6 系混合示波器測(cè)量實(shí)際的輻射（圖4）。通常， 這將是來(lái)自附加的I/O 或電源電纜以及屏蔽外殼的接縫 或孔隙的輻射。將這些數(shù)據(jù)與近場(chǎng)和電流探針的數(shù)據(jù)進(jìn) 行比較。實(shí)際測(cè)量的輻射應(yīng)該能夠指示能源源頭，正如先 前探測(cè)所確定的那樣。

圖4. 典型的輻射發(fā)射故障排除測(cè)試設(shè)置。天線與被測(cè)設(shè)備之 間的距離約為1 米

嘗試逐個(gè)拔掉電纜來(lái)確定電纜輻射是否是主要問題。您 還可以嘗試在一個(gè)或多個(gè)電纜上安裝鐵氧體扼流圈進(jìn)行 測(cè)試。使用近場(chǎng)探頭確定屏蔽外殼的接縫或開口是否也 存在泄漏。

一旦確定了發(fā)射源，您可以利用您對(duì)濾波、接地和屏蔽的 知識(shí)來(lái)減輕問題輻射。嘗試確定從產(chǎn)品內(nèi)部到任何外部 電纜的耦合路徑。在某些情況下，電路板可能需要通過優(yōu) 化層堆疊或消除高速信號(hào)跨越返回平面間隙等方式進(jìn)行 重新設(shè)計(jì)。通過使用一定距離外放天線實(shí)時(shí)觀察結(jié)果，減 輕階段應(yīng)該會(huì)迅速進(jìn)行。

基本定義

基本展示諧波使用頻譜視圖和諧波的時(shí)間相關(guān)分析可能 是解決電磁干擾發(fā)射問題最有用的兩種技術(shù)。對(duì)于輻射 和傳導(dǎo)發(fā)射故障排除，請(qǐng)按照上述所述的三步流程進(jìn)行。

商業(yè)或消費(fèi)產(chǎn)品的輻射發(fā)射測(cè)試是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)CISPR 11 或32 進(jìn)行的，通常是最高風(fēng)險(xiǎn)的測(cè)試。

大多數(shù)產(chǎn)品將在30 至1000MHz 范圍內(nèi)輻射。最好的第 一步是執(zhí)行高達(dá)500MHz 的初始掃描，因?yàn)檫@通常是數(shù) 字諧波的最嚴(yán)重情況。您還希望至少記錄高達(dá)1 千兆赫 （或更高）的發(fā)射，以便表征任何其他主要發(fā)射。一般來(lái) 說(shuō)，減輕較低頻率的諧波也將減少更高的諧波。

在4/5/6 系混合信號(hào)示波器上設(shè)置頻譜視圖以進(jìn)行一般 輻射發(fā)射故障排除

將您的近場(chǎng)探頭連接到通道1，雙擊通道1 圖標(biāo)來(lái)打 開它。接著，再次雙擊圖標(biāo)以打開菜單面板。將探頭阻 抗設(shè)置為50 歐姆。

使用近場(chǎng)探頭，在待測(cè)電路板上找到一個(gè)樣本信號(hào)，并 調(diào)整垂直、水平和觸發(fā)電平以獲得穩(wěn)定的波形。

在通道1 圖標(biāo)打開時(shí)，點(diǎn)擊頻譜視圖選擇以打開面板 并顯示選項(xiàng)。打開顯示，并將單位設(shè)置為dBuV。打開 Normal 和Max Hold 框。Max Hold 表示最大頻譜幅 度作為參考，有助于與當(dāng)前測(cè)量的頻譜進(jìn)行比較。單擊 或點(diǎn)擊菜單外部以關(guān)閉。

雙擊頻譜菜單（屏幕右下角）。對(duì)于一般故障排除，讓 我們將頻譜視圖頻率設(shè)置為DC 至500 MHz。為此， 將中心頻率設(shè)置為250 MHz，帶寬設(shè)置為500 MHz。 只需雙擊每個(gè)選擇框以打開數(shù)字鍵盤。對(duì)于大多數(shù)窄 帶諧波，從10 到20 kHz 開始使用分辨帶寬。

您可以捏或展開垂直刻度以顯示可讀的頻譜。

請(qǐng)注意，標(biāo)記閾值可以自定義，并且可以添加調(diào)用以記 錄您的設(shè)置細(xì)節(jié)，包括箭頭、框和用戶可定義文本。

在有足夠的電源線過濾的情況下，傳導(dǎo)發(fā)射通常不是問題， 但許多低成本電源供應(yīng)器缺乏良好的過濾。一些普通的 “無(wú)名”電源供應(yīng)器根本沒有過濾！

對(duì)于商業(yè)或消費(fèi)產(chǎn)品的傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試是根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn) CISPR 11 或32 執(zhí)行的，并需要在線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN） 位于交流線（或直流）電壓源和待測(cè)產(chǎn)品之間（圖5）。 4/5/6 系列混合信號(hào)示波器連接到50 歐姆端口，傳導(dǎo)的 射頻噪聲電壓將顯示出來(lái)。不同型號(hào)的LISN 適用于交流 或直流供電。

圖5. 典型的線路阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN）用于將線纜傳導(dǎo) 的電磁干擾耦合到頻譜分析儀。照片由Tekbox Digital Solutions 提供。

根據(jù)圖7 中所示的CISPR 11 或32 標(biāo)準(zhǔn)，理想情況下， 您會(huì)根據(jù)這些標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置測(cè)試。被測(cè)試設(shè)備（EUT）放置在 一個(gè)高80 厘米的木桌上，地面上有一個(gè)接地平面。LISN 與接地平面連接，并與EUT 以及4/5/6 系列MSO 與頻 譜視圖連接。

故障排除進(jìn)行的輻射發(fā)射測(cè)試將在本應(yīng)用說(shuō)明中進(jìn)行描 述，但描述會(huì)更簡(jiǎn)略，因?yàn)樵撨^程基本上與輻射發(fā)射測(cè)試 相同。

圖6. 典型的傳導(dǎo)發(fā)射測(cè)試設(shè)置

連接線阻抗穩(wěn)定網(wǎng)絡(luò)（LISN），例如Tekbox TBLC08，并 將其放置在待測(cè)試的產(chǎn)品或系統(tǒng)與帶頻譜視圖的4/5/6 系列MSO 之間。在桌面故障排除時(shí)，最好鋪一層鋁箔作 為接地平面。使用銅箔帶將LISN 與鋁箔連接。將被測(cè)設(shè) 備與接地平面隔離。注意側(cè)邊欄中連接的順序！

注意: 通常在將LISN 連接到示波器之前，先給被測(cè) 設(shè)備上電非常重要。這是因?yàn)樵谏想姇r(shí)可能會(huì)產(chǎn)生大 的瞬態(tài)，可能會(huì)損壞示波器的敏感輸入前置放大器級(jí)。 請(qǐng)注意，TekBox TBLC08 LISN 具有內(nèi)置的瞬態(tài)保護(hù)。 并非所有產(chǎn)品都有……您已被提醒過了！

設(shè)置頻譜視圖以進(jìn)行一般傳導(dǎo)發(fā)射故障排除

使用類似的步驟設(shè)置頻譜視圖以顯示0 至30 MHz 的頻 率。將中心頻率設(shè)為15 MHz，帶寬設(shè)為30 MHz，分辨帶 寬設(shè)為9 或10 kHz。上電被測(cè)設(shè)備，然后將LISN 的50 歐姆輸出端口連接到示波器。請(qǐng)注意，諧波頻率通常在較 低（kHz）頻率處非常高，并逐漸減小至30 MHz。確保這 些更高的諧波頻率不會(huì)使示波器過載。根據(jù)需要調(diào)整垂 直刻度或在Tekbox TBCL08 LISN（如圖6 左下角所示） 上選擇瞬態(tài)保護(hù)器，其中包括10 dB 衰減器。

頻譜視圖將捕獲峰值檢測(cè)到的諧波，所需的測(cè)試限制將 以平均或準(zhǔn)峰值的形式給出，因此您將無(wú)法直接將測(cè)量 數(shù)據(jù)與實(shí)際測(cè)試限制進(jìn)行比較。但是，您至少能夠確定 潛在的問題區(qū)域。故障排除諧波頻率的過程類似于之前 描述的輻射發(fā)射測(cè)試。

分析收集的數(shù)據(jù)

請(qǐng)記住，并非所有近場(chǎng)信號(hào)都會(huì)耦合到“天線狀”結(jié)構(gòu)并 輻射。請(qǐng)注意，在許多情況下，兩個(gè)或更多源將產(chǎn)生相同 的（或全部的）諧波。例如，25 MHz 時(shí)鐘和100 MHz 時(shí) 鐘都可以產(chǎn)生100、200、300 MHz 等的諧波。通常情況下， 您需要修復(fù)多個(gè)源以消除單個(gè)諧波。頻譜視圖包括一些 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)捕獲和文檔功能，將有助于加快從步驟1 到 3 的數(shù)據(jù)收集過程。

在分析諧波并確定最可能的源之后，下一步是確定從源 到產(chǎn)品外的耦合路徑。通常情況下，實(shí)際輻射結(jié)構(gòu)是I/O 或電源電纜。有時(shí)，是泄漏的接縫或開口（例如顯示器或 鍵盤）。

<p存在四種可能的耦合路徑：傳導(dǎo)、輻射、電容和感應(yīng)。后 兩者（電容和感應(yīng)）被稱為“近場(chǎng)”耦合，源和受影響者之="" 間距離的微小變化應(yīng)該會(huì)在輻射能量中產(chǎn)生較大的影響。="" 例如，將一根排線路徑安排得太靠近電源散熱器（電容耦="" 合，或dv="" dt）并導(dǎo)致輻射發(fā)射的情況，只需將排線路徑="" 移開離附近的散熱器更遠(yuǎn)，問題就能得到解決。感應(yīng)耦合="" （di="" dt）在源和受影響電纜之間也可以通過重新布線來(lái)="" 減少。這兩種內(nèi)部耦合機(jī)制（或類似的pc="" 板設(shè)計(jì)問題）="" 可能導(dǎo)致傳導(dǎo)發(fā)射（通過電源電纜）或輻射發(fā)射（i="" o="" 或="" 電源電纜充當(dāng)天線或外殼接縫="" 開口）。在許多情況下，="" 這僅僅是由于電纜屏蔽與屏蔽外殼的粘合不佳或i="" 電源端口缺乏共模濾波器而導(dǎo)致輻射發(fā)射。<="" p="" style="box-sizing: border-box;">

通常，在故障排除發(fā)射問題時(shí)，您可能已經(jīng)進(jìn)行了正式的 合規(guī)性測(cè)試，并知道諧波超限的程度。因此，在故障排除時(shí)， 重要的是相對(duì)測(cè)量通常比絕對(duì)測(cè)量更重要。也就是說(shuō)，如 果我們知道某些諧波超出限制5 到10 dB，目標(biāo)就是將 這些諧波至少減少到這個(gè)水平或更低，以確保安全余量。 因此，不需要校準(zhǔn)天線，因?yàn)橹挥邢鄬?duì)變化才重要。天線 也不一定需要調(diào)諧到諧波的頻率。重要的是，來(lái)自EUT 的諧波含量應(yīng)該很容易看到。

境信號(hào)考量

一個(gè)問題是，當(dāng)在沒有屏蔽房間或半吸聲室之外進(jìn)行測(cè)試時(shí)，您會(huì)立即遇到的問題是來(lái)自FM 和電視廣播發(fā)射機(jī)、 蜂窩電話和雙向無(wú)線電等信號(hào)源的環(huán)境信號(hào)數(shù)量。當(dāng)使用電流探頭或外部天線時(shí)，這尤其是一個(gè)問題。如果只 有一些諧波需要關(guān)注，通常更容易縮小頻譜分析儀上的頻率范圍以“放大”特定的諧波頻率，從而消除大部 分環(huán)境信號(hào)。一個(gè)常見的例子是區(qū)分10 0 MHz 時(shí)鐘諧波和99.9 MHz FM 廣播頻段頻道。如果諧波是窄帶 連續(xù)波（CW），部分隱藏在調(diào)制頻率中，則減小分辨帶寬（RBW）也有助于幫助。如果諧波是窄帶連續(xù)波（CW） 部分隱藏在調(diào)制頻率中，那么減小分辨帶寬（RBW）也可以幫助分離諧波。只需確保減小RBW 不會(huì)同時(shí)減小 諧波的幅度。

通常，了解整個(gè)感興趣頻段內(nèi)環(huán)境信號(hào)的“大局”是很重要的。為了使用頻譜視圖考慮環(huán)境信號(hào)，首先關(guān)閉被測(cè) 試設(shè)備并設(shè)置所需的頻譜范圍和跨度。在本例中，我們將使用100 MHz 的中心頻率和200 MHz 的頻譜范圍。 對(duì)于一般故障排除，10 kHz 的分辨帶寬可能是一個(gè)很好的起點(diǎn)，以清晰地解析諧波。然后，通過使用文件 > 另存為 > Ch1 > S V_Normal > 然后輸入文件名 > 保存（圖A）將頻譜圖保存為環(huán)境基準(zhǔn)。

圖A. 在待測(cè)設(shè)備關(guān)閉的情況下，使用“SV_Normal”保存環(huán)境頻譜

這將記錄各種廣播電臺(tái)、雙向無(wú)線電、數(shù)字電視和手機(jī)信號(hào)。使用召回 > 波形 > 選擇文件名 > 召回（圖B）來(lái)回憶 保存的波形。然后，打開待測(cè)設(shè)備并保存一次掃描以記錄環(huán)境信號(hào)和待測(cè)設(shè)備信號(hào)。最終，您將獲得類似于圖C 的屏幕。

圖B. 調(diào)用已保存的環(huán)境圖

您會(huì)注意到在FM 廣播波段（88-108 MHz）、數(shù)字電視波段（470 至608 MHz）和手機(jī)波段（一般為1000 MHz 以
下的600 至850 MHz）周圍有許多活動(dòng)。有關(guān)美國(guó)手機(jī)頻段的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)參考參考文獻(xiàn)6。

圖C– 示例中顯示了環(huán)境測(cè)量（灰色）和待測(cè)設(shè)備掃描（黃色）。通過視覺對(duì)比不同之處，可以發(fā)現(xiàn)待測(cè)設(shè)備的諧波

這種技術(shù)并非絕對(duì)可靠，因?yàn)榭赡軙?huì)有未被環(huán)境捕獲的其他雙向無(wú)線電傳輸，但它仍會(huì)讓您對(duì)來(lái)自待測(cè)設(shè)備的信 號(hào)有一個(gè)很好的了解。要確認(rèn)諧波頻率是否來(lái)自被測(cè)設(shè)備，您可能需要偶爾將其關(guān)閉。

時(shí)間相關(guān)故障排除

如果無(wú)法穩(wěn)定時(shí)間域波形，并且信號(hào)“混亂”，但以固定 脈沖到達(dá)（對(duì)于數(shù)字總線或物聯(lián)網(wǎng)/ 無(wú)線電路非常常見）， 請(qǐng)嘗試測(cè)量脈沖之間的周期并設(shè)置Holdoff 時(shí)間以穩(wěn) 定觸發(fā)器。如果這樣做不起作用，您還可以停止采集以 分析存儲(chǔ)的波形數(shù)據(jù)。

一旦實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定波形（或停止采集），然后您可以將縮放 旋鈕（右下角）順時(shí)針旋轉(zhuǎn)以放大時(shí)間域波形。這將自動(dòng) 在底部顯示放大的波形。注意到頻譜時(shí)間（一個(gè)根據(jù)縮 放比率和RBW 變化大小的彩色框）出現(xiàn)在時(shí)間域波形 上。通過縮小這個(gè)框并用手指或鼠標(biāo)抓住它，您將看到 頻率域上的效果，這取決于時(shí)間域采集中框的位置。通 過將其放置在時(shí)間域波形的某些部分上，您可能能夠觀 察頻譜圖上的時(shí)間相關(guān)性。請(qǐng)參考圖8 和9，了解示波 器顯示屏上頻譜時(shí)間的示例。

作為示例，我們將測(cè)量作為安全入口訪問的指紋掃描儀 中DDR RAM 總線噪音（圖7）。這塊存儲(chǔ)芯片旁邊直接 連接著一根柔性電纜，它與數(shù)據(jù)總線耦合并發(fā)出定期的 電磁脈沖。經(jīng)常情況下，數(shù)字活動(dòng)的脈沖會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的 諧波含量。

圖 7. 對(duì) DDR RAM 內(nèi)存 IC 進(jìn)行近場(chǎng)探測(cè)，該 IC 位于 LCD 顯 示器的柔性電纜旁邊。由于密切耦合，電纜會(huì)起到輻射天線的 作用 

調(diào)整水平時(shí)間基準(zhǔn)，使時(shí)間域屏幕顯示多個(gè)噪聲突發(fā)。 調(diào)整觸發(fā)電平以獲得穩(wěn)定的顯示，或者簡(jiǎn)單地使用前面 板按鈕（右上角）的運(yùn)行 / 停止來(lái)停止采集。然后，使用 右下方的變焦旋鈕順時(shí)針旋轉(zhuǎn)來(lái)放大波形。

注意當(dāng)您放大時(shí)，變焦窗口會(huì)逐漸變短。通過用鼠標(biāo)或 手指抓住這個(gè)變焦窗口并沿著時(shí)間域波形來(lái)回滑動(dòng)，您 將能夠看到對(duì)時(shí)間域波形各部分諧波的影響。通過這個(gè)， 您可能能夠推斷出這些突發(fā)的起源并應(yīng)用一些緩解措 施。圖 8 和圖 9 展示了時(shí)間域波形的不同部分如何影響 諧波含量，以及頻譜視圖窗口如何更新以顯示與所選頻 譜時(shí)間相關(guān)的頻譜含量。在脈沖的前沿，諧波增加了 20 分貝。

圖 8. 將縮放窗口定位在時(shí)間域波形的相對(duì)安靜部分

圖 9. 當(dāng)頻譜時(shí)間移至?xí)r間域中的嘈雜數(shù)字脈沖時(shí)，電磁干擾增加了 20 dB。 通過頻譜時(shí)間，可以分析這種電磁干擾脈沖是否會(huì)耦合到電纜并輻射  

硬件觸發(fā)故障排除 - 泰克 4/5/6 系混合信號(hào)示波器具有 通過 RFVT 選項(xiàng)啟用的 RF 與時(shí)間硬件觸發(fā)選項(xiàng)，可在 觸發(fā)圖標(biāo)中找到（RF 與時(shí)間跟蹤 必須處于活動(dòng)狀態(tài)才 能呈現(xiàn)觸發(fā)選項(xiàng)）。

幅度與時(shí)間 - 在單獨(dú)的圖中顯示 RF 幅度與時(shí)間。

頻率與時(shí)間 - 在單獨(dú)的圖中顯示 RF 頻率偏移與時(shí)間。

相位與時(shí)間 - 在單獨(dú)的圖中顯示 RF 相位與時(shí)間。

這三種情況可以同時(shí)顯示，并且可以選擇在 RF 幅度與 時(shí)間和 RF 頻率與時(shí)間圖上的邊緣、脈沖寬度和超時(shí)事 件的硬件觸發(fā)。

示例：幅度觸發(fā)

幅度與時(shí)間觸發(fā)測(cè)量頻率含量的幅度，并允許在幅度邊 緣、脈沖寬度和超時(shí)事件上觸發(fā)。當(dāng)頻率含量可能與某 些諧波條件相關(guān)時(shí)，例如間歇性向上脈沖的諧波時(shí)，這 將很有幫助。

例如，觀察到 35MHz 的諧波使用中等大?。? 厘米）的 H 場(chǎng)探頭偶爾向上脈沖 30 dB。這種間歇性諧波如果耦 合到 I/O 電纜并輻射出去，很容易導(dǎo)致合規(guī)性失敗。

假設(shè)探頭連接到通道 1。要設(shè)置此特殊觸發(fā)模式，請(qǐng)雙擊 通道 1 圖標(biāo)并選擇頻譜視圖。確保它已打開，并打開正常 和最大保持。在 RF 與時(shí)間波形部分打開幅度（圖 10）

圖 10. 設(shè)置頻譜視圖的常規(guī)控制

 現(xiàn)在雙擊位于右下角的頻譜控制框，并將中心頻率設(shè)置為 100 MHz，帶寬設(shè)置為 200 MHz。我本人 還喜歡用垂直 刻度讀取“dBuV”。這將顯示從 0 Hz 到 200 MHz 的頻譜。將分辨率帶寬（RBW）設(shè)置為 10 kHz，其余設(shè)置保持 默認(rèn)（圖 11）。 

圖 11. 設(shè)置頻譜視圖的詳細(xì)設(shè)置

 最后，雙擊觸發(fā)控件（右下角）并將觸發(fā)類型設(shè)置為邊緣（默認(rèn)），源設(shè)置為通道 1，懸停鼠標(biāo)或用手指輕點(diǎn)將顯示“Mag_ vs_Time”選項(xiàng)，然后選擇它（圖 12）。確?！癕ag_vs_Time”和頻譜視圖已設(shè)置，否則此選項(xiàng)將不可用?，F(xiàn)在鍵入 所需的觸發(fā)值或定位“Channel1-Mag”圖以便看到并調(diào)整黃色箭頭（在垂直刻度內(nèi)）向上，直到觸發(fā)參考線位于噪 聲之上且在幅度脈沖內(nèi)的某處。

Figure 圖 12. 將觸發(fā)器設(shè)置為幅度與時(shí)間

 如果數(shù)字脈沖間隔較大，則可能需要調(diào)整觸發(fā)抑制。在觸發(fā)面板中，選擇“模式和抑制”，將觸發(fā)模式設(shè)置為正常，抑 制設(shè)置為時(shí)間，并將抑制時(shí)間設(shè)置為大于您正在隔離的脈沖寬度的值。在這種情況下，脈沖寬度約為 1.3 毫秒，因此 將抑制時(shí)間設(shè)置為 1.5 毫秒，以確保觸發(fā)器在脈沖后長(zhǎng)時(shí)間重置（圖 13）。

Figure 圖 13. 如有需要，設(shè)置保持時(shí)間以幫助穩(wěn)定觸發(fā)

注意時(shí)間域圖中沿水平軸的小黃色框。這是頻譜時(shí)間選擇器，其寬度取決于 RBW。通過抓住頻譜時(shí)間框并沿著時(shí)間 域圖來(lái)回滑動(dòng)，您將觀察到在頻譜顯示中不同時(shí)間的頻率變化。

圖 14. 設(shè)置幅度觸發(fā)級(jí)別（用紅色圈起來(lái)的黃色箭頭標(biāo)記）在殘余噪音底部以上并位于幅度脈沖內(nèi)。 可以用鼠標(biāo)或手指抓住光譜時(shí)間框（用箭頭圈起來(lái)的紅色框）并來(lái)回滑動(dòng)以觀察對(duì)光譜顯示的影響

例如，將框滑動(dòng)到脈沖之外，諧波最?。▓D 14），將框滑動(dòng)到脈沖開始時(shí)，諧波達(dá)到最大（圖 15）。RBW 越高，頻譜時(shí) 間框越寬，但分辨率越低，因此您可能需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)優(yōu)化系統(tǒng)分析。

圖 15. 將光譜時(shí)間框滑動(dòng)到脈沖的前部會(huì)導(dǎo)致 35 MHz 的諧波（及相關(guān)光譜）增加高達(dá) 30 dB

通過將示波器探頭插入通道 2 并在電路板周圍探測(cè)，您應(yīng)該能找到與通道 1 上的脈沖相關(guān)的其他數(shù)字信號(hào)，并確定 對(duì) 35MHz 諧波進(jìn)行耦合到電纜或外殼接縫是否存在問題，以及什么措施最適合減少任何耦合。

示例：頻率偏移觸發(fā)

頻率偏移與時(shí)間觸發(fā)測(cè)量時(shí)間域圖的頻率偏移，并 允許根據(jù)偏移（Hz）進(jìn)行觸發(fā)。當(dāng)頻率域可能與特 定諧波條件相關(guān)時(shí)，這將很有幫助。

在這個(gè) 例子中，我 發(fā)現(xiàn)一 個(gè)關(guān)于 155MHz 的虛假 振蕩，來(lái)自一 個(gè) 終端不良且以 其開環(huán)頻率振蕩的 運(yùn)算放大器。我可以確定這是一個(gè)經(jīng)典的虛假振 蕩，因?yàn)橛|摸該區(qū)域會(huì)導(dǎo)致頻率變化，這是由于我 的額外體電容引起的。

圖 16. 將中等大小的 H 場(chǎng)探頭與運(yùn)算放大器（U201）松散耦合可觀 察到雜散振蕩

使用通道 1 中的中等大小 H 場(chǎng)探頭并將其放在運(yùn) 算放大器頂部，讓我們對(duì)振蕩進(jìn)行表征（圖 16）。 為了便于按照流程進(jìn)行，請(qǐng)從前面板右下角按下“默 認(rèn)設(shè)置”按鈕。然后按下“自動(dòng)設(shè)置”（緊挨著“默 認(rèn)設(shè)置”），以獲取一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)間域波形而不會(huì) 削波。雙擊通道 1 圖標(biāo)來(lái)打開頻譜視圖面板。打開顯示并打開正常和最大保持框。

接下來(lái)，打開頻譜視圖設(shè)置，并將中心頻率設(shè)置為 150MHz，跨度設(shè)置為 200MHz，RBW 設(shè)置為 10kHz。我們可以在 155MHz 處清楚地觀察到振蕩（圖 17）。

圖 17. 雜散振蕩可以在顯示屏中央輕松觀察到

現(xiàn)在，通過打開頻譜視圖設(shè)置并選擇 10 兆赫的跨度和 500 赫茲的 RBW，來(lái)放大虛假振蕩，以便清楚地看到頻率響應(yīng)。 您可能需要通過拖動(dòng)頻譜視圖將振蕩移回視野中心來(lái)將振蕩顯示在屏幕上（圖 18）。

圖 18. 將雜散振蕩放大并置中顯示。我們正在以時(shí)間域波形為觸發(fā)，可以看到隨著振蕩頻率變化，它在擴(kuò)展和收縮

現(xiàn)在返回通道 1 >> 頻譜視圖面板，并在 RF 與時(shí)間部分選擇頻率。您需要調(diào)整波形的垂直刻度并減慢水平刻度時(shí)間 基準(zhǔn)至 40 us/div，以便輕松查看。這將顯示振蕩的頻率與時(shí)間圖（圖 19）。

圖 19. 在光譜視圖面板的 RF versus Time 部分中選擇頻率框

現(xiàn)在，打開觸發(fā)面板并選擇通道 1 >> 頻率 _vs_ 時(shí)間（圖 20）。這將允許在顯示底部的頻率偏移與時(shí)間波形上進(jìn) 行觸發(fā)。調(diào)整觸發(fā)電平（黃色箭頭）以穩(wěn)定 RF 頻率與時(shí)間波形在您的顯示器上。您也可以選擇使用運(yùn)行 / 停止按鈕 （右上方）停止采集。

圖 20. 打開觸發(fā)面板并選擇“Freq_vs_Time”觸發(fā)

請(qǐng)注意，155.34 MHz 處的較低峰值高于 157.55 MHz 處的右側(cè)峰值（圖 21）。在屏幕底部查看頻率與時(shí)間圖表顯 示約 +1.5 MHz 的峰值偏差和約 -1 MHz 的較低偏差。這個(gè)差異大致對(duì)應(yīng)于兩個(gè)端點(diǎn)頻率之間的差異，如標(biāo)記所示 的 157.55 - 155.34 = 2.21 MHz。請(qǐng)注意，頻率偏差圖（紅色框）在較低的 -1 MHz 處停留的時(shí)間比在 +1.5 MHz 處多， 這就是為什么較低頻率峰值高于另一個(gè)的原因。所有標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)間和頻率測(cè)量結(jié)果都可以添加到 RF vs Time 圖中， 并顯示在屏幕右側(cè)的測(cè)量結(jié)果圖標(biāo)中。

圖 21. 對(duì)雜散振蕩進(jìn)行頻率偏移分析表明偏移約為 2.2 MHz，并且振蕩在較低頻率（155.5 MHz）停留的時(shí)間比較高頻率（157.2 MHz）長(zhǎng)

最終，通過在運(yùn)算放大器上添加輸出電容來(lái)控制開環(huán)增益，輕松控制了雜散振蕩。這個(gè)例子確實(shí)展示了頻率偏差與 時(shí)間觸發(fā)在幫助分析變化頻率的異常諧波信號(hào)特性方面的作用。這也是表征擴(kuò)頻時(shí)鐘信號(hào)的強(qiáng)大技術(shù)。

總結(jié)

通過將 Tektronix 4、5 和 6 系混合信號(hào)示波器與集成的 頻譜視圖多域分析和時(shí)間與頻率觸發(fā)相結(jié)合，您將能夠 更快更容易地捕獲難以捉摸的 EMC 問題。通過建立自己 的輻射和傳導(dǎo)發(fā)射 EMI 故障排除測(cè)試實(shí)驗(yàn)室，您可以節(jié) 省時(shí)間和開支，將故障排除過程內(nèi)部化。與在商業(yè)測(cè)試實(shí) 驗(yàn)室進(jìn)行故障排除相比，這將為您節(jié)省時(shí)間和成本。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，我們 EMC 工程師和產(chǎn)品設(shè)計(jì)師需 要升級(jí)我們通常的分析測(cè)試工具，以保持領(lǐng)先一步，并能 夠更好地捕捉和顯示預(yù)期的更不尋常的排放。示波器， 如 4/5/6 系混合信號(hào)示波器，具有時(shí)間相關(guān)或硬件（幅度 或頻率）觸發(fā)已被證明對(duì) EMI 調(diào)試和故障排除非常寶貴。 隨著移動(dòng)設(shè)備不斷縮小，越來(lái)越多的產(chǎn)品融入無(wú)線和其 他先進(jìn)的數(shù)字模式，先進(jìn)的頻譜分析將變得尤為重要。