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Conformidad electromágnetica: Localización de averías con el campo cercano y las puntas de prueba actuales

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Conformidad electromágnetica: Localización de averías con el campo cercano y las puntas de prueba actuales

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INTRODUCCIÓN:

Interferencia electromágnetica (EMI) puede causar un anfitrión de problemas, especialmente al desarrollar un producto o intentando pasar pruebas electromágneticas obligatorias de la conformidad (EMC). Las exhibiciones mutiladas, los malos datos, o los malfuncionamientos completos pueden ocurrir cuando los designis efectuados por la EMI. Para minimizar los efectos de interferencia, las agencias de estatal como la Comisión Federal de las Comunicaciones (FCC) en Norteamérica crearon y hacen cumplir estándares que los setlimits en la salida del EM de un tipo de producto. La prueba a las especificaciones se refiere comúnmente como prueba electromágnetica de la conformidad (EMC).

Muchos fracasos de la prueba del EMC provienen la interacción de las emisiones involuntarias de la radiofrecuencia (RF) con un circuito o un elemento dentro del diseño sí mismo. El eléctricos y los campos magnéticos que causan esta interferencia no son visibles al ojo sin ayuda, que puede presentar complicaciones al intentar aislar la causa original y minimizar los efectos de la EMI.

• ¿Qué está causando el problema?

• ¿Dónde la fuente de la señal o de la energía está causando la radiación?

• ¿Cómo puedo fijarlo?

Afortunadamente, hay las herramientas simples y las técnicas que pueden ayudar a identificar las fuentes de EMI. Una vez que usted puede identificar la fuente, usted puede comenzar a aumentar una lista de soluciones a los problemas. Estas técnicas no son parte de las pruebas de conformidad obligatorias requeridas para pasar la prueba del EMC. Bastante, éstas son las técnicas de prueba de la pre-conformidad que ayudan a identificar áreas potenciales de la EMI lo más rápidamente posible sin la carga del equipo y de las disposiciones de prueba costoso.

En esta nota de uso, vamos a introducir algunas técnicas de prueba comunes de la pre-conformidad para identificar fuentes problemáticas potenciales de la EMI usando campo cercano y puntas de prueba actuales. Estas técnicas pueden ahorrarle tiempo y dinero aislando áreas problemáticas rápidamente, y con pequeño fixturing, usted puede crear estaciones de prueba repetibles para ayudar a correlacionar datos. Este conocimiento puede entonces ser “diseño usado para el EMC” en sus productos futuros.  

NOTA: las pruebas de la Pre-conformidad se diseñan para ayudar a identificar y a resolver los problemas que pueden obstaculizar el paso de pruebas de conformidad completas. la prueba de la Pre-conformidad no es un reemplazo para la conformidad completa que prueba en un laboratorio certificado.

FUNDAMENTOS DE LA RADIACIÓN ELECTROMÁGNETICA:

En electrónica, la radiación del EM es causada lo más comúnmente posible por una acumulación actual del flujo o del voltaje a lo largo o a través de un conductor. Esto incluye los rastros en un tablero de PC, alambres discretos, componente lleva/los pernos, conectores, o cualquier otro metal, incluyendo el chasis, el estante, o el recinto del producto. Recuerde que la radiación del EM es realmente una combinación de componentes del campo eléctrico y magnético. Se describe como la propagación de eléctrico de tiempo variable ortogonal y de campos magnéticos tal y como se muestra en de figure1.

Mientras que el (e) eléctrico y (h) los campos magnéticos son creados por los mismos fenómenos, se comportan físicamente muy diferentemente en el ambiente. Los campos magnéticos son creados solamente por las cargas móviles (actuales). En la mayoría de los circuitos, la corriente es conducida por los rastros en el tablero de PC, los pernos componentes/los pastos, y los alambres discretos. Por lo tanto, el campo magnético tiende a dominar la radiación del EM producida por los rastros y los alambres que encaminan señales y poder a diversas partes del diseño.

La visualización del campo magnético puede ser un pedazo más fácil si usted vuelve a sus textos de la física. Recuerde que el campo magnético de un alambre recto infinitamente largo puede ser calculado aplicando la ley de amperio.

Figure2 es una representación física de esta relación. La nota, ésta también es descrita por la “mano-regla” en donde si usted señalara el pulgar de su mano derecha en dirección del flujo actual, después las líneas del campo magnético forman los anillos concéntricos que envuelven alrededor del conductor en dirección de sus fingeres.

A diferencia del campo magnético, los campos eléctricos se pueden crear por la mudanza o cargas estáticas. De esta manera, los efectos de campo eléctricos dominan sobre campos magnéticos al buscar para la radiación del EM en superficies como los disipadores de calor o los recintos del metal. Los efectos del campo eléctrico también tienden a dominar más lejos de la fuente (campo lejano). Las medidas en campo alejado son más susceptibles al error debido a los factores ambientales como estaciones de radio, WiFi, y el RF intencional. Las medidas en campo alejado, como ésas realizadas durante la porción irradiada de las emisiones de una prueba de conformidad, requieren más disposición, equipo, y experiencia que campo cercano.

Midiendo la amplitud y la frecuencia de los campos magnéticos y eléctricos que son generados por los elementos de un producto, podemos identificar las áreas que tienen el potencial más alto para causar problemas de la EMI.

LISTA DEL EQUIPO:

Aquí están los requisitos básicos para un equipo de la localización de averías del campo cercano:

Analizador de espectro EMI Receiver: Poder del RF de las medidas en cuanto a frecuencia. El analizador debe tener una frecuencia máxima por lo menos de 1 gigahertz, de DANL de -100dBm (- dBuV 40) o menos, y de un RBW mínimo por lo menos de 10 kilociclos.

Puntas de prueba del campo cercano: Comercial o hecho a mano. Muchas son (h) puntas de prueba magnéticas del campo, pero hay también (e) puntas de prueba eléctricas del campo también.

Puntas de prueba actuales: Comercial o hecho a mano.

Cable de 50 ohmios: Utilice un cable con los conectores que se acoplan a las puntas de prueba del campo cercano y a la entrada del RF del analizador de espectro. Muchas puntas de prueba comerciales se pueden comprar con un cable y cualquier adaptador que puedan ser requeridos.

PUNTAS DE PRUEBA:

Puesto que EMIcannot observado directamente por el ojo humano, nosotros necesita algunas herramientas ayudar. Recuerde que las cargas móviles en un conductor para producir los campos magnéticos y eléctricos que irradian en espacio del conductor. Podemos utilizar estos campos para inducir un voltaje en un circuito. Entonces, medida que voltaje inducido y por lo tanto indirectamente medición de la fuerza del campo original. Los dos tipos mas comunes de puntas de prueba usadas en la localización de averías de la EMI son abrazaderas actuales del probesand del campo cercano.

Las puntas de prueba del campo magnético y las abrazaderas actuales actúan encendido un principio similar. El campo magnético que atraviesa el área del “lazo” de la punta de prueba induce un voltaje que pueda ser medido. Áreas más grandes del lazo cogen un flujo más magnético, y son por lo tanto mejores adecuadas a encontrar señales más pequeñas, pero lazos más pequeños ofrecen una mejor resolución espacial. Muchos equipos vienen con tamaños múltiples del lazo ayudar a lograr la equilibrio razonable entre la sensibilidad y la resolución espacial.

Las puntas de prueba del campo eléctrico no tienen generalmente un área del lazo. Cogen el campo eléctrico similar a una antena monopolar. La rotación de una punta de prueba del campo eléctrico no es crítica como con la punta de prueba del campo magnético, pero la distancia de la fuente de la señal es.

Aquí están algunas instrucciones para sondar:

• Mida la radiación de fondo accionando de la dispositivo-debajo-prueba y supervise la exhibición del analizador. Observe cualquier RF que se pueda causar por el fondo o las condiciones ambientales y contra-prueba a menudo.

• Las exhibiciones de la punta de prueba, comunicaciones viran los terminales, y cualquier recorte/salida de aire/costura hacia el lado de babor del recinto. Éstas son áreas problemáticas comunes.

• Las puntas de prueba del campo de E y de H colocadas más cercano a la fuente de la señal medirán amplitudes más altas

• El campo de H sonda el perpendicular orientado al campo magnético medirá amplitudes más altas que ésos orientaron paralelo al campo magnético.

• Puesto que la colocación de la punta de prueba es crítica a las medidas repetibles, un accesorio no-conductor (madera, plástico) para colocar la dispositivo-debajo-prueba (DUT) y la punta de prueba puede ser utilizado. Recuerde, coloque y la orientación es muy importante. Algunos milímetros o algunos grados de rotación pueden causar una diferencia grande en la amplitud medida de un campo magnético dado.

Los cables e interconectan pueden hacer las antenas muy bonitas (e involuntarias) si no se protegen/se ponen a tierra correctamente. Las pequeñas corrientes que fluyen en el exterior del conductor pueden causar fácilmente las emisiones irradiadas que pueden exceder los límites del EMC del sistema. Una abrazadera actual se puede utilizar con un analizador de espectro para proporcionar la penetración en la causa de irradiar los cables/interconecta.

Las abrazaderas actuales actúan encendido el mismo principio que puntas de prueba magnéticas del lazo. Pueden ser compradas o ser hechas envolviendo algunas rondas del alambre alrededor de una abrazadera de la ferrita y pegar un conector BNC con epóxido tal y como se muestra en del cuadro 7. simplemente para atar la abrazadera al cable que se probará, lo conectan con la entrada del analizador de espectro, y configuran el analizador para el palmo de la frecuencia del interés.

Aquí están algunas instrucciones para sondar:

• En caso de duda, añada un atenuador externo a la entrada del RF del analizador antes de que usted comience. Los cables de transmisión o los usos de alta potencia previstos pueden tener señales que dañen la entrada sensible del RF del analizador.

• Prueba todos los cables que se podrían conectar con el DUT. Esto incluye el cable eléctrico, el USB, Ethernet, y cualquier otra conexión posible

Las abrazaderas actuales, especialmente hechas a mano, son susceptibles a coger el RF ambiental que puede sesgar o abrumar las señales que usted desea medir. Conecte y arregle todos los cables, puntas de prueba, etc… y entonces mida el RF ambiental simplemente manteniendo el DUT accionado APAGADO. Entonces, compárelo a las medidas hechas con el DUT ENCENDIDO. Puede también ser una buena idea reexaminar periódicamente para explicar cualquier cambio ambiental.

• Si usted tiene emisiones irradiadas falladas informe, comienzo buscando las frecuencias falladas o para los primeros armónicos de esas frecuencias.

EXPLORACIONES Y EVALUACIÓN:

Es muy poco probable que los datos recogidos durante sondar correlacionarán directamente emisiones toradiated prueban funcionamiento. Pero, observando la salida del RF de cables, las fuentes de alimentación, las exhibiciones, y los recortes que cambian, usted puede tener información que pueda llevar a una localización de averías más rápida si usted hace happed para fallar.

Aquí están las técnicas opcionales que pueden ayudar a proporcionar más penetración:

1. La mayoría de los analizadores de espectro no tienen filtros de la preselección. Si usted está utilizando un analizador de espectro sin los filtros de la preselección, los picos usted observar no puede ser real. Los analizadores sin los filtros de la preselección pueden crear los picos falsos debido a las señales fuera de banda que se mezclan con las señales observadas.

Usted puede probar la validez de un pico añadiendo un atenuador externo (3 o 10dB deben hacer). Los picos reales caerán por la cantidad del atenuador. Si el pico cae por más que el atenuador, es probable ser un pico falso. Anote los picos falsos para la comparación con sus resultados de la prueba de conformidad. Usted puede también utilizar filtros de la preselección o un receptor de la EMI, pero éstos tienden a ser costados prohibitivo para la mayoría de la prueba rápida.

El cuadro 10 abajo muestra una prueba máxima típica de la confirmación. El rastro amarillo fue recogido sin un atenuador. El rastro rosado fue recogido con 10 que el atenuador del DB añadió a la entrada del RF del analizador. En este caso, los picos caen la misma cantidad como la atenuación añadida. Esto ayuda a afirmar que los picos son probablemente reales y no productos de señales fuera de banda.

2. Muchos analizadores de espectro tienen tipos del rastro de Max Hold que lleven a cabo continuamente las amplitudes más altas de cada exploración de la frecuencia. Usted puede permitir un solo rastro como claro escribe para mostrar funcionamiento activo del RF y para permitir un segundo rastro como Max Hold. Esto permite que usted compare cambios en el DUT a los datos del “peor caso” recogió y “congelado” usando Max Hold.

3. Usted puede utilizar los marcadores y las tablas máximas para indicar claramente frecuencias y amplitudes máximas, si está disponible.

CONCLUSIÓN:

• Los campos magnéticos son producidos por flujo actual. Utilice (h) una punta de prueba magnética del campo cercano para identificar la radiación del EM cerca de rastros, de alambres, y de cables de la cinta/de la flexión.

• Los campos eléctricos se pueden producir por flujo actual o aumento de la carga estática. Utilice (e) una punta de prueba eléctrica del campo cercano para identificar la radiación del EM en superficies de metal como los disipadores de calor, los recintos, la vinculación de la exhibición/bordes, y ranuras/recortes.

• Utilice las abrazaderas actuales para identificar la radiación y la resonancia potenciales de los cables, alambres, y las interconecta

• Las exhibiciones, los recortes/los agujeros/las costuras en el chasis, los cables de cinta, y los puertos de comunicaciones/los autobuses son la causa más probable de los fracasos irradiados de la emisión.

• Cinta del uso o papel de aluminio conductora para cubrir áreas de la “salida”, asegurándose de que la cubierta está puesta a tierra. Pre-exploración con la cinta/la hoja en el lugar para ver si ha atenuado la EMI.

• Terminó mal los cables e interconecta también problemas irradiados causa

• Con frecuencia medida los movimientos propios quitando poder de la dispositivo-debajo-prueba y supervisar la salida sobre un analizador. Observe cualquier cambio y sus efectos potenciales sobre las medidas.

Con algunas herramientas simples, usted puede ejecutar el proceso de la prueba de la pre-conformidad de la anin-casa que minimizará la época de desarrollo total para sus productos, para bajar el coste del diseño, y disminuye el periodo de prueba en los productos futuros.