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3測試開關(guān)電源引起的EMI問題
時間:2012 年11 月16 日
地點:華北電力大學(xué)
待測試設(shè)備:某電子設(shè)備電路板
測試儀器:泰克MDO4104-6 + BNC 電纜
面臨的問題:
該電子設(shè)備電路板為直徑15 厘米的圓形,放置于金屬屏蔽殼內(nèi),EMC 認(rèn)證沒有問題,但該設(shè)備自身工作并不正常,懷疑是開關(guān)電源紋波造成的影響。由于開關(guān)電源紋波的頻率通常很低,傳統(tǒng)的測試方法是用示波器監(jiān)測電源波形,并對該波形進行FFT 運算以顯示電源紋波的頻譜。由于示波器FFT 所運算的頻譜,其跨度受制于示波器的時基,而且動態(tài)范圍遠低于頻譜儀,因此測試效果并不理想,沒有確認(rèn)電源紋波問題。由于MDO 是示波器與頻譜儀的結(jié)合,客戶便決定拿MDO 再次測試。
實測過程:
首先測試該電路板+5V 電源紋波,MDO 示波器通道1直接連接在+5V,用交流耦合測試紋波。為了對比,用BNC 電纜一端連接MDO50 歐姆射頻輸入端,另一端剝開外皮直接連接到+5V 上,設(shè)置中心頻率為2.5MHz,跨度為5MHz。測試結(jié)果如下圖:
由測試結(jié)果可知,該電源紋波達20mV 左右,其頻譜在低頻段達-50dBm 左右。為了看清電源紋波的影響,我們在示波器端做FFT,同時將頻譜儀的跨度設(shè)定為50MHz,測試結(jié)果如下:
從測試結(jié)果可知,示波器功能的FFT 所顯示的頻譜與頻譜儀5MHz 跨度頻譜類似,但并不能看出什么問題,而此圖中的頻譜顯示,該+5V 電源紋波的占用帶寬一直延續(xù)到16MHz,因此對該設(shè)備影響嚴(yán)重。由此找到該設(shè)備工作不正常的真正原因。
案例總結(jié):
本案在測試電源紋波時,用示波器的同時,也應(yīng)用了頻譜儀。靈活設(shè)置頻譜儀的跨度,可輕松測試電源紋波在頻域中的占用帶寬,MDO 集示波器和頻譜儀功能于一身,可將時域與頻域聯(lián)合顯示,非常適于此類應(yīng)用。
4底線布局不合理的EMI 問題
時間:2012 年11 月16 日
地點:華北電力大學(xué)
待測試設(shè)備:某電子設(shè)備電路板
測試儀器:泰克MDO4104-6 + BNC 電纜
面臨的問題:
在找到案例三中的問題后,我們立刻想到,既然電源紋波會影響設(shè)備性能,地線上是否也會由于布線不合理而存在該開關(guān)電源紋波造成的EMI 問題?為此我們做進一步測試。
實測過程:
將示波器探頭接到該電路板地線,同時將BNC 電纜也接到地線,為觀測地線的EMI,我們測試1GHz 跨度的頻譜,測試波形如下:
由此圖示波器波形可知,該電路板地線上很不干凈,zui大紋波月20mV。在上圖下半部分的頻譜圖中,發(fā)現(xiàn)較嚴(yán)重的EMI 問題,幾乎在這個1GHz 跨度內(nèi)都存在。從頻譜曲線的形狀可以判斷,該地線上既存在開關(guān)電源造成的EMI 同時也存在時鐘泄露造成的EMI 問題,因為在頻譜曲線上有類似方波的諧波成分。通過測試諧波分量的頻譜間隔,可以輕松測試該時鐘泄露頻率為25MHz。由與EMI 問題遍布整個跨度,為了測試EMI zui嚴(yán)重的頻段,我們將MDO 頻譜儀跨度降低為500MHz,RBW 設(shè)置為5M,得到如下測試結(jié)果:
由測試結(jié)果可知,該地線在105MHz 和227.5MHz 兩處EMI 幅度較高,利用MDO 跨域分析功能,在上半部分時域曲線中,橙色條位置為下半部分頻譜分析時間段,此時該時間段位于距觸發(fā)點1.02uS 處,即地線上較寬的波形處。我們向左調(diào)整頻譜分析時間段,得到如下測試結(jié)果:
此時,頻譜分析時間段位于距觸發(fā)點730nS 處,即地線上較短的波形處,可知該處產(chǎn)生227.5MHz 的EMI干擾。再調(diào)整頻譜分析時間段至地線雜波較寬處,即距觸發(fā)點1.1uS 處,得到測試結(jié)果如下:
由測試結(jié)果可知,此處地線上的紋波產(chǎn)生105MHz 處的EMI。通過以上跨域分析,我們可以找到EMI 產(chǎn)生的根本原因。
案例總結(jié):
本案在測試地線上的紋波時,在用示波器的同時,也應(yīng)用了頻譜儀,可以輕松發(fā)現(xiàn)EMI 問題。靈活設(shè)置頻譜儀RBW,利用MDO *的跨域分析功能,可輕松查找某個頻段的EMI 產(chǎn)生的根源。
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