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LOTO仪器---如何用LOTO的EMI模块锁定你PCB上的干扰做分析?

菜鸟
2020-08-17 21:36:43    评分

在开发电子产品的过程中,电磁干扰(EMI)可能会导致许多问题,可能会在模拟电路上出现很大的噪声,可能导致通讯乱码,可能导致芯片无规律重启,可能会导致数字电路有莫名其妙的误动作。

硬件工程师通常会把主要注意力放在硬件产品的原理图和PCB图的设计上,其实成品的可靠性和抗干扰性能是更大的一个需要关注的课题。对于经验不是很足的硬件工程师,除了在设计时使用信号完整性理论进行优化,在样机出现干扰性问题后,更需要有工具实际的帮助锁定PCB上的电磁干扰分布,然后分析优化,再次验证,直到问题解决。

 

为了最大限度地减少电磁干扰的影响,各个国家的政府机构都制定并实施了针对各个产品类型的EM输出的严苛标准,一般我们称为电磁兼容性(EMC)测试。所有电子相关的产品在上市前必须强制性通过电磁兼容性测试。

 

我们今天介绍的检测EMI电磁干扰的工具就是LOTO示波器的E01模块。这个模块可以加在你的示波器或者LOTO的虚拟示波器上,使用FFT分析的功能,实时显示示波器带宽内的EMC电磁干扰频谱。




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图上这个EMI测试系统由电磁近场探头和射频模块以及LOTO示波器组成,正在测PCB电路上的DC电源模块周边的电磁干扰的频谱分布,我们在文章后面会把整个的测试过程的视频放出来。

 

https://www.bilibili.com/video/BV16v411q7ri

 

电磁干扰测试的基本原理是PCB的布线中通过的电流,会在它的周围产生电磁场,通过近场探头,将这些电磁线感应成电压,然后做出频谱图,我们就知道这个位置的电磁干扰分布的频率和相对强度了。

电磁辐射最常见的产生方式是导体中电流的突变或者电压的骤升,辐射的路径通过PCB走线,器件的引脚,连接器或者是其它的金属介质,包括机箱,机架或者是产品的外壳。电磁辐射实际上是指电场和磁场的相互作用,相互影响。它常常被这样描述:正交时变的电场和磁场的传播,如下图所示。




近场探头感应到的电磁信号经过放大调理后,就可以输入给频谱分析了。一般会有大小不同的近场探头,大一些的因为可以圈进来的电磁场更多,所以会更灵敏,但是因为大,所以不能更精确的定位,小一点的近场探头虽然会稍微没有大的灵敏,但是能更精确的定位位置。



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对信号进行频谱分析其实用两种主要的方式,一种是扫频式的,这种不是实时的,是对各个频谱点分别进行扫描和取值然后组成一幅频谱图,优点是可以做到很高的频率范围,一般是几个G的频谱范围。另一种是实时的,就是使用示波器的FFT功能直接对信号进行实时的频谱分析,优点是反映很快,缺点是能分析的频谱范围受限于示波器本身的采样率和带宽。

 

我们推荐使用的是第二种方式,因为第二种性价比比较高。我们大部分的电路中的干扰,其实都是在几M甚至几十M,100M以上的噪声干扰基本上不常见,除非是射频电路才会考虑更高的干扰。而且,使用示波器组成EMI测试系统还可以在不用的时候不耽误作为示波器使用。

 

关于示波器如何使用FFT的频谱功能,我们之前做过一期文章,我把链接放在下面,这里就不具体讨论了。

FFT频谱分析介绍: https://www.bilibili.com/read/cv6448240



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使用E01模块可以快速地识别问题,有效地节约时间和经济成本,测出的干扰频谱可以在你下一款产品进行EMC测试时提供很有价值的参考。

需要注意的是,这样的EMC测试可以帮助硬件工程师高性价比地识别和解决可能会阻碍EMC认证的问题,并不能完全替代认证实验室的EMC合规测试。

 

具体操作演示可以参考视频:


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https://www.bilibili.com/video/BV16v411q7ri

视频中使用LOTO的OSCH02示波器搭配E01模块对装了外壳和不装外壳的同一款电路板进行了EMC测试,并且分析了问题,OSCH02的模拟带宽是100M,所以这个搭配的系统可以检测PCB板上100M以内的电磁干扰的情况。








 






关键词: 示波器 虚拟示波器    

助工
2020-08-17 22:20:12    评分
2楼

LOTO ,功能很强大嘛!


助工
2020-08-17 22:24:18    评分
3楼

电磁探测,学习 了!


工程师
2020-08-17 22:29:25    评分
4楼

功能越来越强大了!


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