正確排查EMI問(wèn)題的四大實(shí)用性技巧

現在是把我們的目光專(zhuān)注到有害的EMI源上面的時(shí)候了。當我們從EMI的角度看任何一款產(chǎn)品時(shí)，整個(gè)設計可以被看作是能量源和天線(xiàn)的一個(gè)集合。EMI問(wèn)題的常見(jiàn)(但絕不是唯一)源包括：

電源濾波器

地阻抗

沒(méi)有足夠的信號返回

LCD輻射

元件寄生參數

電纜屏蔽不良

開(kāi)關(guān)電源(DC/DC轉換器)

內部耦合問(wèn)題

金屬外殼中的靜電放電

不連續的返回路徑

為了確定一塊特定電路板上的能量源以及位于特定EMI問(wèn)題中心的天線(xiàn)，你需要檢查被觀(guān)察信號的周期。信號的射頻頻率是多少?是脈沖式的還是連續的?這些信號特征可以使用基本的頻譜分析儀進(jìn)行監視。

你還需要查看巧合性。待測設備(DUT)上的哪個(gè)信號與EMI事件是同時(shí)發(fā)生的?一般常見(jiàn)的做法是用示波器探測DUT上的電氣信號。檢查EMI問(wèn)題與電氣事件的巧合性無(wú)疑是EMI排查中最耗時(shí)間的工作。過(guò)去，將來(lái)自頻譜分析儀和示波器的信息以同步方式關(guān)聯(lián)在一起一直是很難做的一件事。

然而，混合域示波器(MDO)的推出使情況有了改觀(guān)，它能提供同步的而且與時(shí)間相關(guān)聯(lián)的觀(guān)察和測量功能。如圖5所示的這種儀器能夠相當容易地讓我們觀(guān)察哪個(gè)信號與哪個(gè)EMI事件同時(shí)發(fā)生，從而可以簡(jiǎn)化EMI排查過(guò)程。

圖5：混合域示波器(MDO)將頻譜分析儀、示波器和邏輯分析儀組合在一臺儀表內，可以從全部三臺儀器中產(chǎn)生同步的而且與時(shí)間關(guān)聯(lián)的測量結果。圖中顯示的是泰克公司的MDO4000B。

MDO將混合信號示波器的功能和頻譜分析儀的功能整合在一起。借助這種組合，你能夠自動(dòng)顯示模擬信號特征、數字時(shí)序、總線(xiàn)事務(wù)以及射頻并在這些信息基礎上實(shí)現觸發(fā)。一些MDO還能捕獲或觀(guān)察頻譜和時(shí)域軌跡，包括射頻幅度對時(shí)間、射頻相位對時(shí)間以及射頻頻率對時(shí)間的關(guān)系曲線(xiàn)。射頻幅度與時(shí)間軌跡如圖6所示。

圖6：這張圖顯示了MDO提供的時(shí)間關(guān)聯(lián)觀(guān)察功能，圖中顯示了射頻幅度與時(shí)間的關(guān)系軌跡。

用近場(chǎng)探測開(kāi)展相對測量#e#

用近場(chǎng)探測開(kāi)展相對測量

雖然一致性測試過(guò)程設計用于產(chǎn)生絕對的校準過(guò)的測量，但排查工作很大程度上可以使用從待測設備發(fā)生的電磁場(chǎng)的相對測量方法。更有甚者，你可以使用 MDO的頻譜分析儀功能和射頻通道探測近場(chǎng)中的波阻行為，從而找出能量源來(lái)。與此同時(shí)，你可以用示波器某個(gè)模擬通道上的無(wú)源探針探測信號，以便發(fā)現與射頻關(guān)聯(lián)的信號。

不過(guò)首先你得了解一些有關(guān)待探測的電磁場(chǎng)區的一些背景知識。圖7顯示了處于近場(chǎng)和遠場(chǎng)中的波阻行為以及兩者之間的過(guò)渡區。從圖中可以看到，在近場(chǎng)區中，場(chǎng)的范圍可以從占主導地位的磁場(chǎng)到占主導地位的電場(chǎng)。在近場(chǎng)中，非輻射行為是主導的，因此波阻取決于源的性質(zhì)和距源的距離。而在遠場(chǎng)中，阻抗是固定不變的，測量不僅取決于在近場(chǎng)中可觀(guān)察到的活動(dòng)，而且取決于天線(xiàn)增益和測試條件等其它因素。

圖7：這張圖顯示了近場(chǎng)和遠場(chǎng)中的波阻行為以及兩者之間的過(guò)渡區。近場(chǎng)測量可用于EMI排查。

近場(chǎng)測量是可用于EMI排查的一種測量，因為它不要求測試站點(diǎn)提供專(zhuān)門(mén)的條件就能讓你查出能量源。然而，一致性測試是在遠場(chǎng)中進(jìn)行的，而不是近場(chǎng)。你通常不會(huì )使用遠場(chǎng)，因為有太多的變量讓它變得復雜起來(lái)：遠場(chǎng)信號的強度不僅取決于源的強度，而且取決于輻射機制以及可能采取的屏蔽或濾波措施。根據經(jīng)驗需要記住，如果你能觀(guān)察遠場(chǎng)中的信號，那么應該能看到近場(chǎng)中的相同信號。(然而，能觀(guān)察到近場(chǎng)中的信號而看不到遠場(chǎng)中的相同信號是很可能的)

近場(chǎng)探針實(shí)際上就是設計用于拾取磁場(chǎng)(H場(chǎng))或電場(chǎng)(E場(chǎng))變化的天線(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，近場(chǎng)探針沒(méi)有校準數據，因此它們適合用于相對測量。如果你對用于測量H場(chǎng)和E場(chǎng)變化的探針不熟悉，那么最好了解一些近場(chǎng)探針設計和最佳使用方法：

H場(chǎng)(磁場(chǎng))探針具有獨特的環(huán)路設計，如圖8所示。重要的是，H場(chǎng)探針的方向是有利于環(huán)路平面與待測導體保持一致的，這樣布置的環(huán)路可以使磁通量線(xiàn)直接穿過(guò)環(huán)路。

圖8：將H場(chǎng)探針與電流流向保持一致可以使磁場(chǎng)線(xiàn)直接穿過(guò)環(huán)路。

環(huán)路大小決定了靈敏度以及測量面積，因此在使用這類(lèi)探針隔離能量源時(shí)必須十分小心。近場(chǎng)探針套件通常包含許多不同的環(huán)路大小，以便你使用逐漸減小的環(huán)路尺寸來(lái)縮小測量面積。

H場(chǎng)探針在識別具有相對大電流的源時(shí)非常有用，比如：

低阻抗節點(diǎn)和電路

傳輸線(xiàn)

電源

端接導線(xiàn)和電纜

E場(chǎng)(電場(chǎng))探針用作小型單極天線(xiàn)，并響應電場(chǎng)或電壓的變化。在使用這類(lèi)探針時(shí)，重要的是你要保持探針垂直于測量平面，如圖9所示。

圖9：將E場(chǎng)探針垂直于導體放置以便觀(guān)察電場(chǎng)。

在實(shí)際應用中，E場(chǎng)探針最適合查找非常小的區域，并識別具有相對高電壓的源以及沒(méi)有端接的源，比如：

高阻抗節點(diǎn)和電路

未端接的PCB走線(xiàn)

電纜

在低頻段，系統中的電路節點(diǎn)阻抗可能變化很大;此時(shí)要求一定的電路或實(shí)驗知識，以確定H場(chǎng)或E場(chǎng)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(zhù)。在所有情況下，開(kāi)展重復性的相對測量很重要，這樣你就能肯定因為實(shí)現的任何變化引起的近場(chǎng)輻射結果能被精確再現。最重要的是，每次試驗改變時(shí)近場(chǎng)探針的布局和方面要保持一致。