使用泰克混合信號示波器 4、5和6系列逐步排除電磁干擾故障
電磁兼容性或電磁干擾的合規性往往被擱置到項 目的最后階段,而最后一刻的失誤往往會導致進度延誤、 計劃外的成本增加以及工程團隊的壓力。掌握正確的工 具和技術有助于避免問題的發生,并在問題發生時迅速 加以解決。
讓我們從一些基本定義開始,EMC 和 EMI 之間存在微妙 的區別。
EMC 意味著正在開發的設備與預期的操作環境兼容。 例如,加固型衛星通信系統安裝在軍用車輛上時,即使 在其他大功率發射機或雷達附近,也必須能夠正常工 作。這意味著在近距離環境中發射和抗干擾能力都必 須兼容。。這通常適用于軍事和航空航天產品和系統, 以及汽車環境。輻射發射通常測試距離為 1 米。
EMI(有時也稱為射頻干擾或 RFI)更多涉及產品對現 有無線電、電視或其他通信系統(如移動電話)的干擾。 在美國之外,它還包括對外部能源源的免疫,例如靜電 放電和電力線瞬態干擾。這通常適用于商業、消費、工 業、醫療和科學產品。輻射發射通常在 3 米或 10 米的 測試距離內測量。本應用說明將重點介紹 EMI 故障排 除。
EMI 故障排除
EMI 故障排除的三個步驟過程
許多產品設計師可能熟悉近場探頭如何用于識別 PC 板 和電纜上的 EMI“熱點”,但可能不清楚接下來該怎么做。 我們以泰克 6 系列混合信號示波器上的頻譜視圖為例進 行說明。下面是一個簡單的 EMI 故障排除三步流程。
第一步
使用近場探頭(H 場或 E 場)識別 PC 板和內部 電纜上的能量源和特征發射特性。能量源通常 包括時鐘振蕩器、處理器、RAM、D/A 或 A/D 轉 換器、DC-DC 轉換器和其他產生高頻率、快 速 邊沿、數字信號的源。如果產品包括屏蔽外殼, 則應檢查其他接縫或孔隙是否有泄漏。記錄每 個能量源的發射特性。
第二步
使用電流探頭測量高頻電纜電流。請記住,電纜 是最可能輻射射頻能量的結構。沿著電纜來回 移動探頭,最大限度地獲取最高諧波電流。記錄 每根電纜的發射特性。
第三步
使用附近的天線(通常是 1 米測試距離)來確定 實際輻射的諧波信號。記錄這些諧波并與近場 和電流探頭電纜測量進行比較。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。
輻射和傳導發射故障排除
使用頻譜視圖對諧波進行基本顯示,以及對諧波進行時 間相關分析,是排除 EMI 輻射問題最有用的兩種技術。對 于輻射和傳導發射故障排除,請按照上方所述的三步流 程進行。
商業或消費類產品的輻射發射測試是根據國際標準 CISPR 11 或 32 進行的,通常是最高風險的測試。
大多數產品的輻射頻率在 30 到 1000 兆赫之間。最好的 第一步是對 500 MHz 進行初步掃描,因為這通常是數字 諧 波最 嚴重的頻段。您還希望記錄至少高達 1GHz(或 更高)的發射,以便表征任何其他主要發射。一般來說, 減輕較低頻率的諧波也將減少更高的諧波。
設置頻譜視圖以進行一般傳導發射故障排除
使用類似的步驟設置頻譜視圖以顯示 0 至 30 MHz 的頻 率。將中心頻率設為 15 MHz,捕獲帶寬設為 30 MHz,分 辨率帶寬設為 9 或 10 kHz。上電被測設備,然后將 LISN 的 50 歐姆輸出端口連接到示波器。請注意,諧波頻率通 常在較低(kHz)頻率處非常高,在接近 30 MHz 時逐漸 降低。確保這些更高的諧波頻率不會使示波器過載。根 據需要調整垂直刻度或在 Tekbox TBCL08 LISN(如圖 6 左下角所示)上選擇瞬態保護器,其中包括 10 dB 衰減器。 頻譜視圖將捕獲峰值檢測到的諧波,所需的測試限制將 以平均或準峰值的形式給出,因此您將無法直接將測量 數據與實際測試限制進行比較。但是,您至少能夠確定 潛在的問題區域。諧波頻率的故障排除過程類似于之前 描述的輻射發射測試。
總結
通過將 Tektronix 4、5 和 6 系混合信號示波器與集成的 頻譜視圖多域分析和時間與頻率觸發相結合,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 的輻射和傳導發射 EMI 故障排除測試實驗室,您可以節 省時間和開支,將故障排除過程內部化。與在商業測試實 驗室進行故障排除相比,這將為您節省時間和成本。
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