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EFT/ESD问题的测量和定位(2)

EFT/ESD问题的测量和定位(2)

2.测量干扰电流路径
通过"故障粗略定位",把敏感点位置进行了粗略的定位,同时确定了电路敏感的性质(磁场敏感或者电场敏感)。使用瞬态电磁场探头,能测量EUT内部突发磁场的相对强度,并可以测量出干扰电流的流向。利用瞬态磁场探头测量时,能帮助你发现:
a. EUT内哪里存在突发磁场?
b. EUT内部的干扰电流是怎么流的?
c. 干扰电流有没有流入集成电路的输入和输出?
d. 旁路电容有什么影响,应该采用多大容值的电容?
e. 屏蔽连接的长度是如何影响旁路电流的?
3.精确定位敏感点
在把故障定位到模块并测量出电流路径之后,使用场源,能对敏感点进行精确定位:
首先是根据前面的测量结果来选择场源,决定使用磁场场源或者电场场源。
再依据测量到的"电流路径",沿着干扰电流方向的路径,使用相应的场源对EUT注入干扰。E1抗干扰开发系统配备了不同分辨率的9种场源,选择场源时,从大面积到小面积,选择强度时,探头由远到近慢慢靠近EUT,从而最终确定敏感点的位置。
4.评估电路修改有效性
找出电路内部存在的敏感点之后,开发人员会进行电路修改以改善EUT的抗干扰性能。为此,E1抗干扰开发系统,使用了一套"脉冲率测量法"的技术,让我们能对电路修改的有效性进行快速的评估。脉冲率测量法需要使用SGZ21发生器和传感器。
SGZ21产生如图6所示的,输出脉冲无序的,峰值电平呈平均分布的脉冲信号,这样就不需要发生器和计数器之间的同步。
例如,用放在EUT内部的传感器来监视敏感的信号线,一旦检测到这根信号线上有干扰,就会发出一个光脉冲。SGZ21上的计数器对这些光脉冲进行计数。在一个周期信号(1秒钟)序列期间检测到的计数值,代表着干扰门限所处的位置,即EUT的敏感度。
图6中,如果在一个周期脉冲序列里检测到11个脉冲,则干扰门限是u1,意味着注入电压为u1的突发干扰,本区域就会遭受干扰;
如果检测到的是3个脉冲,则干扰门限是u3。
检测到的脉冲数越少,表明模块设计得越好。
测量滤波器的滤波波形是一个非常典型的应用:把SGZ21产生的干扰电流注入到EUT,S31传感器测量EUT上受干扰的线上的信号,在SGZ21计数器上可以读到计数值,修改滤波器后,再次测量。两次测量结果的对比,就可以很清楚地告诉你,你的设计修改是否有效。
图6 SGZ21的脉冲序列

5.实时监视EUT工作状态
在抗干扰测试时,尽可能快地明确地发现EUT内的功能故障,是非常重要和关键的。然而,从外界来观察的话,EUT故障经常是不可见的,或者过一段时间才能发现。例如,EUT里的处理器,已经死机了,但是显示的还是正常的状态,甚至显示器上显示的也是正常的信息。
为了进行有效的故障定位,有必要使用S31传感器来提供与EUT功能有关的信息,例如用S31去监视看门狗电路的后置触发信号、片选信号等,以监视EUT的工作状态。SGZ21上的脉冲计数器可以监视,并判断设备是否在正常工作。你也可以把S31的光纤输出连接到光纤接收器,光纤接收器把S31送来的光信号变为电信号,再连接到示波器上进行观察和分析。
总线系统或者接口上的数据流,往往能反映系统的操作状态。但是通过示波器或者逻辑分析仪来监视是很浪费时间的,而且成本很高。采用SGZ21的计数器来监视数据流,是一个快速的方法。由于数据的内容会改变,而且计数器和数据包是不同步的,所以计数器上的值是会变化的。尽管如此,计数器上的值,还是能体现出EUT处于不同的工作状态。这样工程师就可以通过计数器显示的结果来判断设备的工作状态。例如在EUT复位后重新启动时记录的值,就是代表了EUT当前的工作状态。这样,工程师就能在抗干扰测量中发现EUT是否复位了,还是在传输数据时经常要重新发送,或者类似的由干扰引起的其他问题。
如果干扰脉冲正好出现在EUT的程序中要求严格的阶段(例如正在通过接口进行数据传输),就可能出现功能故障。出现功能故障的频繁程度,取决于EUT的结构。因此我们必须在适当的电压电平上测量足够长的时间,确保EUT不会产生功能故障。这种方法,是利用EUT出现故障作为敏感度的参考依据,在实际调试中需要花费大量精力和时间。
如果在EUT内部某个位置安装一个传感器,传感器的干扰门限是和时间无关的,我们可以利用传感器的计数值,作为敏感度的参考依据。这样的话,就不需要进行长时间的测量。这种方法特别适合于评估滤波器、屏蔽以及旁路的效果。
在实际工作中,电路内部的IC和传感器对快速干扰的敏感程度是不同的。所以可能会出现在干扰电压增加时,EUT先被干扰了,而传感器还没有被干扰到,或者相反的情况。这时,需要建立一个EUT干扰门限和传感器干扰门限的关系,如果在EUT上仅仅修改屏蔽或者滤波,则这种相对的关系会保持不变。传感器干扰门限的改进,也意味着提高了EUT的抗干扰能力。
继承事业,薪火相传
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