SpectrumView跨域分析加速EMI診斷
發布時間:2024-06-16 責任編輯:lina
【導讀】在電源管理芯片、隔離芯片等模擬集成電路中,很多電路元件之間(如變壓器、功率管等)以及導線上都會不斷地產生各種電流電壓的變化(即dv/dt 節點和高 dI/dt 環路),以(yi)及(ji)受(shou)高(gao)頻(pin)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang),這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)效(xiao)應(ying)不(bu)斷(duan)地(di)產(chan)生(sheng)各(ge)種(zhong)電(dian)磁(ci)波(bo),經(jing)電(dian)源(yuan)線(xian)傳(chuan)導(dao)或(huo)形(xing)成(cheng)天(tian)線(xian)效(xiao)應(ying)對(dui)外(wai)輻(fu)射(she),影(ying)響(xiang)到(dao)正(zheng)常(chang)的(de)電(dian)路(lu)功(gong)能(neng),導(dao)致(zhi)設(she)備(bei)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)、通訊中斷或故障,甚至對周圍其它敏感電子設備正常工作造成嚴重幹擾,重則會引發事故。如電源管理芯片等模擬IC器件,因其高靈敏度、係統集成度及布線布局設計等因素,極易受到EMI(電磁幹擾)的影響。
背景
在電源管理芯片、隔離芯片等模擬集成電路中,很多電路元件之間(如變壓器、功率管等)以及導線上都會不斷地產生各種電流電壓的變化(即dv/dt 節點和高 dI/dt 環路),以(yi)及(ji)受(shou)高(gao)頻(pin)寄(ji)生(sheng)參(can)數(shu)的(de)影(ying)響(xiang),這(zhe)些(xie)元(yuan)件(jian)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)感(gan)應(ying)效(xiao)應(ying)不(bu)斷(duan)地(di)產(chan)生(sheng)各(ge)種(zhong)電(dian)磁(ci)波(bo),經(jing)電(dian)源(yuan)線(xian)傳(chuan)導(dao)或(huo)形(xing)成(cheng)天(tian)線(xian)效(xiao)應(ying)對(dui)外(wai)輻(fu)射(she),影(ying)響(xiang)到(dao)正(zheng)常(chang)的(de)電(dian)路(lu)功(gong)能(neng),導(dao)致(zhi)設(she)備(bei)性(xing)能(neng)下(xia)降(jiang)、通訊中斷或故障,甚至對周圍其它敏感電子設備正常工作造成嚴重幹擾,重則會引發事故。如電源管理芯片等模擬IC器件,因其高靈敏度、係統集成度及布線布局設計等因素,極易受到EMI(電磁幹擾)的影響。
開關速度更快、上升沿陡峭,加劇了EMI的問題。
測試需求
基於安全性的考慮,如汽車、醫療電子等行業對電磁幹擾有著嚴格的要求。電磁兼容性(EMC)標biao準zhun的de合he規gui性xing,對dui於yu各ge製zhi造zao商shang而er言yan都dou是shi一yi項xiang非fei常chang重zhong要yao的de任ren務wu,這zhe與yu產chan品pin開kai發fa成cheng本ben和he上shang市shi時shi間jian息xi息xi相xiang關guan。以yi新xin能neng源yuan汽qi車che行xing業ye為wei例li,隨sui著zhe碳tan化hua矽gui等deng新xin半ban導dao體ti技ji術shu的de引yin入ru,功gong率lv比bi以yi往wang更geng高gao,高gao頻pin開kai關guan器qi件jian更geng多duo,主zhu機ji廠chang對dui各ge供gong應ying商shang所suo供gong零ling部bu件jian的deEMC性能要求也變得越來越苛刻。為了最終確保電動車輛整車電磁兼容性,並使整車輻射發射滿足標準要求,國際標準CISPR 25和中國標準GB/T 18655—2018對電動車輛高低壓零部件在150kHz~108MHz頻段的傳導發射和150kHz~2.5GHz頻段的輻射發射規定了限值要求和測量方法。
但是電磁兼容認證測試成本高且測試過程繁瑣,往往要求設計人員進行多次設計、整(zheng)改(gai)和(he)測(ce)試(shi),造(zao)成(cheng)產(chan)品(pin)上(shang)市(shi)延(yan)誤(wu)。因(yin)此(ci),工(gong)程(cheng)師(shi)在(zai)設(she)計(ji)階(jie)段(duan)非(fei)常(chang)有(you)必(bi)要(yao)進(jin)行(xing)預(yu)一(yi)致(zhi)性(xing)測(ce)試(shi),改(gai)善(shan)產(chan)品(pin)設(she)計(ji),確(que)保(bao)後(hou)期(qi)產(chan)品(pin)通(tong)過(guo)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)認(ren)證(zheng)通(tong)過(guo)率(lv)。
測試方法
標配的SpectrumView頻譜視圖功能
泰克4/5/6係MSO示波器標配的SpectrumView既為時域提供了一個抽取濾波器,又在每個 FlexChannel 後麵為頻域提供了一個數字下變頻器。如圖所示的信號采集和處理架構,模擬信號經過ADC轉zhuan換huan為wei數shu字zi信xin號hao後hou,時shi域yu和he頻pin域yu是shi並bing行xing處chu理li的de,使shi得de時shi域yu和he頻pin域yu捕bu獲huo時shi間jian可ke以yi獨du立li設she置zhi。因yin此ci兩liang條tiao不bu同tong的de采cai集ji路lu徑jing可ke以yi同tong時shi觀guan察cha輸shu入ru信xin號hao的de時shi域yu視shi圖tu和he頻pin域yu視shi圖tu,並bing為wei每mei個ge域yu提ti供gong獨du立li的de采cai集ji設she置zhi,就jiu像xiang頻pin譜pu分fen析xi儀yi一yi樣yang發fa現xian穩wen態tai及ji瞬shun態tai的de射she頻pin活huo動dong。
噪聲頻譜
不同於頻譜分析儀,4/5/6係MSO示(shi)波(bo)器(qi)頻(pin)譜(pu)視(shi)圖(tu)可(ke)以(yi)使(shi)用(yong)任(ren)何(he)類(lei)型(xing)的(de)探(tan)頭(tou),測(ce)量(liang)極(ji)低(di)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)號(hao),並(bing)且(qie)支(zhi)持(chi)多(duo)通(tong)道(dao)測(ce)量(liang)。上(shang)圖(tu)所(suo)示(shi)為(wei)噪(zao)聲(sheng)頻(pin)譜(pu),支(zhi)持(chi)將(jiang)橫(heng)軸(zhou)設(she)置(zhi)為(wei)對(dui)數(shu)坐(zuo)標(biao)。下(xia)圖(tu)為(wei)同(tong)時(shi)觀(guan)察(cha)傳(chuan)導(dao)和(he)輻(fu)射(she)噪(zao)聲(sheng)的(de)時(shi)域(yu)和(he)頻(pin)域(yu)。
高級觸發類型
泰克 4/5/6 係MSO 混合信號示波器具有的RFVT(射頻與時間相關)硬件觸發選項。如圖所示為開啟RF 幅度與時間波形視圖後觀察到的跳頻信號,可以直觀地看到該信號每隔約 5 毫秒跳頻一次,跳過三個頻率。RFVT選件支持在該波形的邊沿、脈寬和超時事件的上進行硬件觸發,更快地捕獲異常。除此以外另還有RF頻率、RF相位與時間相關觸發功能。
幹擾源定位
使用4/5/6係 MSO混合信號示波器配合磁場探頭、電場探頭就可以定位噪聲源並分析幹擾源類型。頻譜視圖中還支持峰值標記、最大/小值保持、平均等功能,方便進行對比測試。
下圖為使用高壓差分探頭、電流探頭和近場探頭測量MOSFET的導通瞬間。在頻譜視圖下可同步觀察導通瞬間的頻譜變化情況。
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