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EMI一致性十分重要

在低频段,系统中的电路节点阻抗可能变化很大;此时要求一定的电路或实验知识,以确定H场或E场能否提供最高的灵敏度。在较高频段,这些区别可能非常显著。最重要的是,每次试验改变时近场探针的布局和方面要保持一致。

EMI一致性到底有多重要?

很多公司发现他们的电子产品在上架销售前常常栽倒在最后一关,即符合EMC要求。这使他们认识到在早期设计阶段重视预测试和EMI诊断的重要性,以尽量减小测试不合格的影响——重新设计和设备召回,以及延迟产品上市。等到开发期结束才去了解产品是否能够通过一致性测试是一场豪赌,因为每次改进涉及的开发成本会以指数规律攀升。

因此,通过试产原型机,甚至早在研发阶段,从设计调研上排查EMI日益重要。对问题电路板进行实验,并采取预防措施是能够为设计带来便利。

EMI一致性十分重要

图1:当产品在开发阶段一步步推进时,变更所承担的潜在成本上升,清除EMI问题的可用措施逐步受到限制。

图字:PCB、滤波、接地、地弹、软件等;成本效益及可用措施;预防措施;承担的成本;阶段;预一致性测试;一致性测试;研发;原型;试产;生产;设计阶段;生产阶段。

设计工程师经常发现新产品设计需要经过多次修改才能达到限值。他们既不拥有EMI诊断诀窍,EMI诊断也不是他们日常责任的一部分。通常,仅当设计的电路板几乎完工时才递交给EMC部门或外部实验室做进一步测试。然而,相比早期设计阶段(这时某些设计考虑或许能够妥善处理)修改,在这个阶段做出改动极具挑战性。

符合EMC标准的结果在设计上是可控的,能够做出规划,同时也是设计师的责任。解决EMI并非使用什么巫术,也无需时域工程师躲避。使用您熟悉的仪器---示波器,您能够更好地理解EMI问题,以及了解所用解决方案的效果。

武装起来做预一致性测试

对此,您可能会问:那么我该如何使用EMI滤波器和准峰值(QP)检波器?这取决于您是否在进行一致性测试、预一致性测试或者在做EMI故障排查。EMI类分辨率带宽(RBW)滤波器是窄带的,其滚降方式以6dB为标准,而非3dB。符合标准的准峰值检波器是 根据信号峰值和重复频率进行检测加权从得出峰值的。

使用不正确的滤波器和检波器会影响设备返回的幅度值和频率值。在一致性测试中,这两个是强制遵守的标准。然而,对于EMI诊断它们不是决定性的,因为主要目的是从物理上和电气上识别出辐射源。如果没有实际的一致性精度要求,您获得接近的估值已足够用了。

如果用于识别辐射源,由于准峰值检波器算法结果总是小于或等于峰值检波器,因此使用峰值检波器足够。准峰值检波器结果和峰值检波器结果都涉及相同的信号重复率,您可以用公式表示数学波形,或者在故障排查过程中考虑到这一点。另一方面,EMI滤波器仅会略微改变结果。

与测试接收机不同,示波器在设计上没有内置EMI一致性限值测试。使用大多数示波器都配有的模板测试,或远程软件,可以在示波器上定义EMI一致性限值从而模拟EMI标准测试。然后,您可以进一步设置更多的模板,发现感兴趣的问题区域。

EMI一致性十分重要

图2:限制线可以用模板替代,以确定被测设备是否符合要求。在上图中,超过测试限值的事件可在时域做进一步分析。您还可以在示波器上的不同频率范围设置不同的RBW。

EMI一致性十分重要

图3:RTO Scan软件的测试结果输出,RTO Scan是R&S RTO系列示波器的EMI预测试应用软件。该软件提供对数坐标的频谱图输出方便比对。

图字:幅度、频率

示波器是快速了解有害辐射并找出它们来源的有效工具。在同一台仪器上访问时域和频域为快速分析有害辐射创造了条件。因为示波器是硬件设计工程师常用的仪器,它增强了研发阶段的EMI排查能力,并且能够在去EMC实验室前先做摸底测试,从而显著提高了一致性测试的成功率。示波器也为您提供可用于定位、捕获和分析辐射源的各种技术,归纳在下表中:

EMI一致性十分重要

表1:示波器和传统EMI测试设备进行EMI诊断的技术列表,从定位和捕获到分析有问题的辐射源。

与通常的时域相关测量或其他常用射频测试相比,EMI测量需要不同方法。在EMI,工程师从来无法完全掌握可能存在什么信号。由于每台新被测设备都不同,根据EMI信号特征选择正确的工具以及识别辐射源十分重要。

当涉及预一致性和一致性测试时,示波器的频谱分析功能并不能取代传统的EMI测试设备,如频谱分析仪或测试接收机。毕竟相对有限的动态范围和带宽,缺少预选器、前置放大器和与标准兼容的加权检波器,限值了示波器在EMI测试领域的应用。

示波器、频谱分析仪或测试接收机可以从不同角度解决EMI问题。每种设备用到不同的测试方法,并提供不同但互补的诊断技术。示波器互补的方法为EMI排查诊断打开了全新的天地,提供前所未有的EMI排查能力。结合示波器中现有的在EMI排查方面的分析工具,将帮助您快速发现您设计中的潜在问题。

接下来做什么?电源是EMI干扰噪声的主要来源,示波器的电源谐波分析在这类排查工作中很有潜力。我们不久将讨论这一方面的内容。