Débogage EMI en utilisant la FFT rapide avec les oscilloscopes MXO

Votre tâche

Les réglementations EMI / CEM permettent de garantir un fonctionnement fiable et en toute sécurité aux utilisateurs d'équipements électriques et électroniques, et les concepteurs doivent investir beaucoup de temps afin de conserver leurs produits au sein de ces limites.

Lors des phases de conception et de prototypage, il est courant d'effectuer des mesures de débogage pour identifier et résoudre des problèmes EMI / CEM potentiels, avant de soumettre le produit au test de conformité. Cette approche proactive réduit significativement le risque de non-conformité. L’objectif est de localiser efficacement les sources d'émissions qui pourraient impacter la conformité des résultats en utilisant une gamme d'outils de test et de techniques de dépannage. Pour une solution globale qui rationalise le processus de débogage, considérez un oscilloscope avec des capacités de mesure RF corrélées en temps, tels que les oscilloscopes MXO.

Solution Rohde & Schwarz

Les oscilloscopes MXO fournissent un affichage synchronisé des caractéristiques du signal analogique, de la synchronisation numérique, des transactions de bus et du spectre de fréquence. Cela est possible avec les nouveaux ASIC, qui traitent les mesures RF dans le matériel et surmontent les limitations classiques du calcul FFT lent. Ceci est encore amélioré par l'interface utilisateur avec des commandes d'analyse de spectre familières (fréquence centrale, span et RBW).

• Optimisation indépendante des affichages dans les domaines temporel et fréquentiel
• Taux de rafraîchissement élevé de l'affichage du spectre
• Des signaux peuvent être affichés à la fois en visualisation de forme d'onde et spectrale, sans séparer le trajet du signal
• Corrélation facile et précise des événements temporels et fréquentiels avec des fonctions de déclenchement temporel et RF
• Liste de crête et échelles log-log pour une comparaison aisée des EMI

Performance RF exceptionnelle : gamme dynamique et sensibilité élevées

Pour le débogage EMI, les oscilloscopes MXO possèdent une gamme dynamique élevée et une sensibilité d'entrée de 500 μV/div à pleine bande passante de mesure, permettant même de détecter des émissions faibles. Le CAN sur 12 bits et le mode HD 18 bits améliorent la précision verticale. La FFT accélérée matériellement permet l'analyse rapide et réactive dans le domaine fréquentiel grâce au taux d'acquisition élevé et aux fonctions telles que le codage couleur de l'affichage spectral en fonction de la fréquence d’occurrence.

Fonction supplémentaire pour le débogage EMI

• Analyse FFT ultra rapide : le taux de rafraîchissement > 45 000 FFT/s permet de capturer des événements spectraux parasites et fugaces
• Affichage logarithmique et échelles dBμV : Comparaison facile avec les résultats de test CEM et la vérification des lignes de limite en se basant sur les normes CISPR
• Résultats rapides avec mesure automatique de la liste des crêtes : Mesure automatiquement les crêtes de fréquence marquées dans la FFT et répertoriées dans un tableau
• Maintien max. / min. et trace moyenne : Des traces statistiques enregistrent les valeurs maximale, minimale et moyenne de l'énergie spectrale

FFT fenêtrée : corrélation entre la fréquence et le temps

La fonction FFT fenêtrée de l'oscilloscope permet une analyse FFT sur une région définie par l'utilisateur sur le signal acquis dans le domaine temporel. Déplacez cette fenêtre temporelle sur le signal pour déterminer quels segments du signal dans le domaine temporel corrèlent avec quels événements dans le spectre. Par exemple, corréler des émissions indésirables provenant des alimentations à découpage avec des dépassements provenant du transistor de commutation.

Ensemble de sondes pour les mesures en champ proche E et H

Pour les émissions conduites, les réseaux de stabilisation de ligne d'impédance (LISN) intègrent généralement une sortie de bruit pour les mesures. Cependant, cette dernière intègre tous les bruits conduits dans le dispositif sous test (DUT). Afin de localiser les sources d'émission au sein du DUT, les sondes de champ proche sont très pratiques pour détecter des champs magnétiques et électriques à proximité.

Les sondes de champ proche R&S®HZ-15 proposent une gamme de fréquence de 30 MHz à 3 GHz. L'amplificateur R&S®HZ-16 élargit la fréquence la plus faible en-dessous de 9 kHz. L'ensemble de sondes de champ proche intègre diverses pointes de sonde blindées électriquement avec des formes spécifiques qui sont conçues pour différentes mesures.

Pourquoi des FFT rapides sont-elles importantes ?

Bien que tous les oscilloscopes modernes prennent en charge les FFT comme moyen de fourniture des informations spectrales relatives à la forme d'onde, le calcul nécessaire ralenti souvent le taux d'acquisition. La plupart des oscilloscopes proposent une vitesse allant de 1 FFT/s à 100 FFT/s. Cette performance lente signifie que l'instrument possédera un temps mort plus long, omettant des événements spectraux importants entre les acquisitions. Cela peut être frustrant lors de la localisation des émissions spectrales avec des sondes de champ proche, car l'utilisateur a besoin de tenir les sondes durant plusieurs secondes afin de détecter un bruit possible.
Les oscilloscopes MXO possèdent de puissants ASIC qui permettent une implémentation matérielle du traitement FFT. Cela permet des calculs ultra rapides qui fournissent plus de 45 000 FFT/s. Le temps mort est minimisé et la réactivité simplifient la détection des émissions avec des sondes de champ proche. Les utilisateurs peuvent scanner le DUT avec la sonde afin de déterminer où et quand le bruit pourrait être un problème.

Où commencer ?

Pour identifier la source d'un problème EMI, déterminez la source d'énergie et trouvez comment cette énergie est rayonnée. Les sources classiques de problèmes EMI concernent :

• Les émissions LCD
• L'impédance de masse
• Les composants parasites
• Le faible blindage des câbles
• Les filtres d'alimentation
• Les alimentations à découpage (convertisseurs DC / DC)
• Les problèmes de couplage interne
• Les retours de signaux inadaptés
• L'ESD dans les châssis métalliques

Commencez par utiliser une sonde de champ proche type H pour localiser la source d'énergie. Alignez la sonde pour déterminer la direction du flux magnétique dans le plan de la boucle. Si vous déplacez la sonde de champ proche H autour du conducteur, vous pouvez localiser la source d'énergie. Puis utilisez une sonde plus précise pour concentrer la recherche sur une zone plus petite.
L'analyse de la coïncidence des problèmes EMI avec les événements électriques est sans aucun doute le processus le plus chronophage au cours des diagnostics EMI. La FFT rapide des MXO facilite la corrélation des événements spectraux et temporels. Les oscilloscopes de la série MXO 5 fournissent plusieurs FFT qui peuvent avoir leurs propres réglages RF, permettant d'autres débogages en comparant des événements spectraux à différents endroits du DUT.

Conclusion

Les EMI peuvent être fugaces et une non conformité aux normes CEM peut entraver le développement du produit. Le débogage précoce des EMI dans le développement peut permettre de détecter des problèmes dès le début et améliorer la performance du circuit.

Les oscilloscopes MXO sont des outils précieux pour les développeurs afin d'effectuer un débogage EMI sur des circuits électroniques, fournissant un traitement de signal FFT puissant, une sensibilité d'entrée élevée ainsi que des capacités avancées d'acquisition et d'analyse. Les FFT accélérées matériellement des oscilloscopes et l'affichage spectral codé par couleurs fournissent une vue d'ensemble de la fréquence d’occurrence des composantes spectrales dans les signaux acquis, permettant l'identification rapide des sources EMI. Puisque la fonction FFT est contrôlée d'une manière similaire à celle des analyseurs de spectre, les utilisateurs peuvent naviguer facilement dans le domaine fréquentiel sans se soucier des réglages du domaine temporel.