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日?qǐng)D課堂|利用MDO4000確定EMI問題的根源

來源:深圳市日?qǐng)D科技有限公司   2017年10月25日 09:02  

泰克MDO4000 系列把頻譜分析儀、示波器和邏輯分析儀組合到一臺(tái)儀器中,從所有三臺(tái)儀器中生成時(shí)間相關(guān)測(cè)量。

 

下面的應(yīng)用實(shí)例使用集成頻譜分析儀、示波器和邏輯分析儀的泰克MDO4000 系列,確定EMI 問題的根源。一旦了解問題,可以實(shí)施修復(fù),并重新測(cè)量干擾信號(hào)電平,確定變化效果。這一應(yīng)用分為三步:

在物理上識(shí)別問題位置

在電氣上識(shí)別問題根源

測(cè)量再設(shè)計(jì)的效果

圖2:使用近場(chǎng)探頭,發(fā)現(xiàn)干擾信號(hào)的峰值位置。

 

使用頻譜分析儀確定EMI 問題。在本例中,我們發(fā)現(xiàn)寬掃描中zui高的峰值是137 MHz 附近的瞬態(tài)峰值。我們使用MDO4000 頻譜分析儀和近場(chǎng)探頭,發(fā)現(xiàn)問題的zui壞位置在電路中FPGA 一側(cè)周圍,如圖2 所示。我們使用頻譜分析儀上的Max-Hold 和正態(tài)檢測(cè)器觀察信號(hào),很快顯示這是一個(gè)變幅信號(hào),隨著時(shí)間推移,幅度移動(dòng)了大約12 dB。圖3 顯示了在寬頻寬內(nèi)峰值條件和zui小條件下的信號(hào)。

圖3:在Max-hold 中,在137 MHz 處使用峰值檢測(cè)捕獲的信號(hào)。細(xì)節(jié)顯示信號(hào)有時(shí)提高~12dB。

 

這類瞬態(tài)輻射是調(diào)試起來zui麻煩的某些信號(hào)。如果使用傳統(tǒng)頻譜分析儀,幾乎沒有什么工具可供調(diào)試這個(gè)問題,調(diào)試現(xiàn)在走進(jìn)了死胡同。通過MDO4000,您距找到問題、并使用測(cè)量進(jìn)行驗(yàn)證只有一步之遙。MDO4000 的觸發(fā)系統(tǒng)的觸發(fā)源之一包括RF 功率。考慮到這個(gè)信號(hào)很大,隨著時(shí)間推移顯著變化(~12dB),它可能會(huì)被用來觸發(fā)儀器。通過正確設(shè)置RF 功率觸發(fā),可以觀察信號(hào)的時(shí)域特點(diǎn)。MDO4000 中的觸發(fā)系統(tǒng)控制著所有輸入上的采集:4個(gè)模擬示波器輸入、16 個(gè)數(shù)字輸入以及1 個(gè)頻譜分析儀輸入。因此,一次采集包含這些輸入開關(guān)信號(hào)活動(dòng)的無縫時(shí)間捕獲。您可以在一個(gè)時(shí)間相關(guān)畫面上,觀察所有這些信號(hào)的活動(dòng)。在本例中,通過觸發(fā)瞬態(tài)RF信號(hào),我們現(xiàn)在可以觀察RF 信號(hào)的時(shí)域特點(diǎn),以及電路板上的周圍信號(hào)。

圖4:RF 幅度隨時(shí)間變化曲線顯示不同時(shí)間上的周期突發(fā)能量,頻譜中顯示了頻寬。

儀器記錄不同時(shí)間中頻譜分析儀輸入上的信號(hào),能夠觀察頻譜怎樣隨時(shí)間變化,以及RF 幅度、頻率和相位隨時(shí)間變化。圖4 顯示MDO4000 顯示畫面中增加了RF 幅度隨時(shí)間變化軌跡。屏幕中間看到的短橫“條”,就在RF 幅度隨時(shí)間變化曲線下面,稱為頻譜時(shí)間指示符。這個(gè)橫條表明被測(cè)量的頻譜( 如下方窗格所示) 采集內(nèi)部的特定時(shí)間周期。在這個(gè)圖中,頻譜時(shí)間指示符的位置與屏幕中心所示的RF 能量突發(fā)一致。您可能會(huì)懷疑顯示的每個(gè)突發(fā)將與~137 MHz 處觀察到的瞬態(tài)信號(hào)峰值對(duì)應(yīng)。頻譜時(shí)間指示符可以在采集內(nèi)部來回卷動(dòng),觀察RF 信號(hào)在不同時(shí)點(diǎn)的頻譜是什么。圖5 顯示了頻譜時(shí)間向右移動(dòng)大約50μs,因此它位于兩個(gè)突發(fā)之間。通過檢查這兩種情況下的頻譜軌跡,可以明確看出137 MHz 處的信號(hào)電平在這個(gè)位置大約低12dB。這證實(shí)了RF 幅度隨時(shí)間變化中觀察到的突發(fā)對(duì)應(yīng)137MHz 信號(hào)的瞬態(tài)提高。

圖5:頻譜時(shí)間指示符在RF 突發(fā)之間移動(dòng)。在這個(gè)時(shí)間位置,137MHz 信號(hào)電平低~12dB。

 

在確定了137 MHz 突發(fā)的周期性特點(diǎn)外,我們可以把注意力轉(zhuǎn)向識(shí)別這個(gè)瞬態(tài)信號(hào)的潛在根本原因。電壓探頭被連接到CH1,CH1 軌跡被增加到顯示畫面中。在觸發(fā)RF 信號(hào)的同時(shí),可以觀察電路板上的其它電壓。相對(duì)于RF 幅度隨時(shí)間變化,與麻煩的RF 突發(fā)不相關(guān)的任何信號(hào)都將顯示為不同步或不穩(wěn)定,而與突發(fā)一致的任何信號(hào)都將是穩(wěn)定的,并與突發(fā)排成一行。

圖6:通道11 顯示了USB_HS 頭部的電壓。很明顯,這個(gè)頭部的高速數(shù)據(jù)突發(fā)與137 MHz 處的突發(fā)能量一致。

圖6 顯示了來自CH1 上電路板中USB_HS 頭部的信號(hào)。很明顯,這個(gè)信號(hào)上數(shù)據(jù)的高頻突發(fā)與RF 能量突發(fā)*一致。從這里,我們可以得出結(jié)論,USB_HS 端口上這個(gè)高速數(shù)據(jù)突發(fā)的生成和傳輸與137 MHz 的瞬態(tài)

輻射一致。必需指出,與RF 輻射一致的信號(hào)可能并不是輻射的實(shí)際來源,但可能是一條線索,幫助您找到實(shí)際來源。在本例中,被檢測(cè)的USB_HS 信號(hào)距撿拾RF 信號(hào)的FPGA 位置為3”。此外,USB_HS 突發(fā)在137 MHz處不包含能量。這可以明確,F(xiàn)PGA 為創(chuàng)建這個(gè)USB_HS 數(shù)據(jù)所執(zhí)行的活動(dòng)導(dǎo)致其在137 MHz 處放射出更高的能量。如果不能如本圖所示,對(duì)RF 信號(hào)與電路板上的其它信號(hào)實(shí)現(xiàn)時(shí)間相關(guān),那么將很難或不可能獲得了解瞬態(tài)EMI 來源的這類信息。

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