Depuración de EMI mediante una FFT rápida con osciloscopios MXO

Su misión

Las normativas de EMI/EMC ayudan a asegurar un funcionamiento confiable, así como la seguridad de los usuarios de equipos eléctricos y electrónicos, y los diseñadores necesitan invertir gran cantidad de tiempo para poder mantener sus productos dentro de estos límites.

Durante las fases de diseño y prototipo, es una práctica común realizar mediciones de depuración que identifiquen y resuelvan posibles problemas de EMI/EMC antes de someter el producto a pruebas de conformidad. Este enfoque proactivo reduce considerablemente el riesgo de no pasar las pruebas de conformidad. El objetivo es localizar de manera eficiente, con una gama de herramientas de pruebas y técnicas de solución de problemas, las fuentes de emisión que podrían afectar los resultados de conformidad. Para una solución integral que optimice el proceso de depuración debe considerarse un osciloscopio con funciones de medición de RF correlacionadas en tiempo, como los osciloscopios MXO.

Solución de Rohde & Schwarz

Los osciloscopios MXO proporcionan una visualización sincronizada de las características de la señal analógica, la sincronización digital, las transacciones de bus, así como del espectro de frecuencias. Esto es posible gracias a los nuevos circuitos integrados de aplicación específica (ASIC), que procesan las mediciones en RF en el hardware y superan las limitaciones tradicionales del lento cálculo de la FFT. Esto se ve reforzado aún más por la interfaz de usuario que cuenta con controles de análisis de espectro familiares (frecuencia central, span y ancho de banda de resolución).

• Optimización independiente de las visualizaciones en los dominios del tiempo y la frecuencia
• Alta frecuencia de actualización de la visualización del espectro
• Las señales pueden visualizarse tanto en formas de onda como en espectro, sin dividir la cadena de procesamiento de la señal
• Correlación sencilla y precisa de eventos de tiempo y frecuencia con funciones de disparo de RF y tiempo
• Lista de picos y escalas log-log para facilitar la comparación de las EMI

Sobresaliente rendimiento de RF: alto rango dinámico y sensibilidad

Para la depuración de EMI, los osciloscopios MXO cuentan con un alto rango dinámico y una sensibilidad de entrada de 500 μV/div en todo el ancho de banda de medición, lo que permite detectar incluso las emisiones más débiles. Tanto el convertidor A/D de 12 bits como el modo HD de 18 bits mejoran la precisión vertical. La FTT acelerada por hardware hace que el análisis en el dominio de la frecuencia sea rápido y receptivo gracias a su elevada velocidad de adquisición y a funciones como la codificación por color de la visualización espectral en función de la frecuencia de aparición.

Características adicionales para la depuración de EMI

• Análisis FFT ultrarrápido: la frecuencia de actualización de > 45 000 FFT/s ayuda a capturar eventos espectrales espurios y esquivos
• Visualización logarítmica y escalas dBμV: comparación sencilla con los resultados del laboratorio de ensayos de EMC, y verificación con las líneas de valor límite basadas en los estándares CISPR
• Resultados rápidos con la medición automática de la lista de picos: mide de manera automática los picos de frecuencia que se marcan en la FFT y se registran en una tabla
• Retención máx./mín. y traza media: las trazas estadísticas registran el valor máximo, mínimo y medio de la energía espectral

FFT cerrada: correlación entre frecuencia y tiempo

La función FFT cerrada del osciloscopio permite el análisis FFT de la señal en el dominio del tiempo adquirida en una región que el usuario previamente haya definido. Mueva esta ventana de tiempo a lo largo de la señal para determinar los segmentos de la señal en el dominio del tiempo que se correlacionan con los eventos en el espectro. Por ejemplo, correlacione las emisiones no deseadas provenientes de fuentes conmutadas con las sobremodulaciones que provienen del transistor de conmutación.

Kit de sondas para medición de campo cercano E y H

Para las interferencias conducidas, las redes de estabilización de la impedancia de línea (LISN) suelen incluir salidas de ruido para las mediciones. Sin embargo, esto incluye todo el ruido conductivo en el dispositivo. Para localizar las fuentes de emisión dentro del dispositivo, las sondas de campo cercano son muy útiles para detectar los campos eléctricos y magnéticos más cercanos.

Las sondas de campo cercano R&S®HZ-15 proporcionan una gama de frecuencias de 30 MHz a 3 GHz. El amplificador R&S®HZ-16 amplia la frecuencia más baja hasta 9 kHz. El kit de sondas de campo cercano incluye varias puntas de sondas apantalladas eléctricamente con formas especiales que están diseñadas para diferentes mediciones.

¿Por qué son importantes las FFT rápidas?

Si bien todos los osciloscopios modernos admiten FFT como una manera de proporcionar información espectral acerca de la forma de onda, el cálculo que se requiere a menudo hace más lenta la velocidad de adquisición. La mayoría de osciloscopios pueden bajar su rendimiento de 100 FFT/s a 1 FFT/s. Esta disminución del rendimiento significa que el instrumento tendrá un tiempo ciego más largo, lo que hará que se pierdan eventos espectrales importantes entre las adquisiciones. Esto puede ser frustrante al momento de localizar emisiones espectrales con sondas de campo cercano, debido a que el usuario necesita sostener las sondas por varios segundos para detectar posibles ruidos.
Los osciloscopios MXO cuentan con potentes ASIC, que permiten una implementación en hardware del procesamiento FFT. Esto permite cálculos ultrarrápidos que proporcionan más de 45 000 FFT/s. El tiempo ciego se minimiza y la capacidad de respuesta simplifica la detección de emisiones con sondas de campo cercano. Los usuarios pueden escanear el dispositivo con la sonda a fin de determinar dónde y cuándo el ruido puede ser un problema.

¿Por dónde empezar?

Para identificar el origen de un problema de EMI, es necesario determinar la fuente de energía y descubrir cómo esta energía se irradia. Las fuentes comunes de problemas de EMI incluyen:

• Emisiones LCD
• Impedancia de la puesta a tierra
• Parasitarios de los componentes
• Blindaje deficiente de los cables
• Filtros de la fuente de poder
• Fuentes conmutadas (convertidores CC/CC)
• Problemas de acoplamiento internos
• Retornos inadecuados de señales
• Dispositivos sensibles a la electrostática (ESD) en cubiertas metalizadas

Inicie con una sonda de campo cercano H para localizar la fuente de energía. Alinee la sonda a fin de determinar la dirección del flujo magnético por medio del plano del bucle. Si mueve la sonda de campo cercano H alrededor del conductor podrá localizar la fuente de energía. A continuación, utilice una sonda más fina para concentrar la búsqueda en un área más pequeña.
Examinar la coincidencia de los problemas de EMI con eventos eléctricos, es posiblemente el proceso que más tiempo consume en el diagnóstico de EMI. La rápida FFT del osciloscopio MXO facilita la correlación de eventos espectrales y temporales. Los osciloscopios de la serie MXO 5 proporcionan múltiples FFT que pueden tener sus propias configuraciones de RF, lo que permite depuraciones adicionales por medio de la comparación de eventos espectrales en diferentes ubicaciones del dispositivo.

Resumen

La interferencia electromagnética puede ser escurridiza y el incumplimiento de los estándares de EMC puede dificultar el desarrollo del producto. La depuración de EMI a inicios del desarrollo del producto puede ayudar a detectar problemas en una etapa temprana, así como mejorar el rendimiento del circuito.

Los osciloscopios MXO son herramientas valiosas para que los desarrolladores realicen depuraciones de EMI en circuitos electrónicos, ya que cuenta con un potente procesamiento de señales FFT, una alta sensibilidad de entrada, así como amplias funciones de adquisición y análisis. Tanto las FFT aceleradas por hardware del osciloscopio como la visualización espectral codificada por colores proporcionan una visión general de la frecuencia de aparición de componentes espectrales en las señales adquiridas, lo que permite una rápida identificación de fuentes de EMI. Debido a que la función FFT se controla de manera parecida a la de los analizadores de espectro, los usuarios pueden navegar fácilmente en el dominio de la frecuencia sin tener que preocuparse por la configuración de dominio del tiempo.