LOTO仪器---如何用LOTO的EMI模块锁定你PCB上的干扰做分析？

wowo2018

在开发电子产品的过程中，电磁干扰（EMI）可能会导致许多问题，可能会在模拟电路上出现很大的噪声，可能导致通讯乱码，可能导致芯片无规律重启，可能会导致数字电路有莫名其妙的误动作。
硬件工程师通常会把主要注意力放在硬件产品的原理图和PCB图的设计上，其实成品的可靠性和抗干扰性能是更大的一个需要关注的课题。对于经验不是很足的硬件工程师，除了在设计时使用信号完整性理论进行优化，在样机出现干扰性问题后，更需要有工具实际的帮助锁定PCB上的电磁干扰分布，然后分析优化，再次验证，直到问题解决。


为了最大限度地减少电磁干扰的影响，各个国家的政府机构都制定并实施了针对各个产品类型的EM输出的严苛标准，一般我们称为电磁兼容性（EMC）测试。所有电子相关的产品在上市前必须强制性通过电磁兼容性测试。


我们今天介绍的检测EMI电磁干扰的工具就是LOTO示波器的E01模块。这个模块可以加在你的示波器或者LOTO的虚拟示波器上，使用FFT分析的功能，实时显示示波器带宽内的EMC电磁干扰频谱。

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2020-8-18 11:42

图上这个EMI测试系统由电磁近场探头和射频模块以及LOTO示波器组成，正在测PCB电路上的DC电源模块周边的电磁干扰的频谱分布，我们在文章后面会把整个的测试过程的视频放出来。


https://www.bilibili.com/video/BV16v411q7ri



电磁干扰测试的基本原理是PCB的布线中通过的电流，会在它的周围产生电磁场，通过近场探头，将这些电磁线感应成电压，然后做出频谱图，我们就知道这个位置的电磁干扰分布的频率和相对强度了。
电磁辐射最常见的产生方式是导体中电流的突变或者电压的骤升，辐射的路径通过PCB走线，器件的引脚，连接器或者是其它的金属介质，包括机箱，机架或者是产品的外壳。电磁辐射实际上是指电场和磁场的相互作用，相互影响。它常常被这样描述：正交时变的电场和磁场的传播，如下图所示。

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2020-8-18 11:42

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近场探头感应到的电磁信号经过放大调理后，就可以输入给频谱分析了。一般会有大小不同的近场探头，大一些的因为可以圈进来的电磁场更多，所以会更灵敏，但是因为大，所以不能更精确的定位，小一点的近场探头虽然会稍微没有大的灵敏，但是能更精确的定位位置。

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2020-8-18 11:42

对信号进行频谱分析其实用两种主要的方式，一种是扫频式的，这种不是实时的，是对各个频谱点分别进行扫描和取值然后组成一幅频谱图，优点是可以做到很高的频率范围，一般是几个G的频谱范围。另一种是实时的，就是使用示波器的FFT功能直接对信号进行实时的频谱分析，优点是反映很快，缺点是能分析的频谱范围受限于示波器本身的采样率和带宽。

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2020-8-18 11:42

我们推荐使用的是第二种方式，因为第二种性价比比较高。我们大部分的电路中的干扰，其实都是在几M甚至几十M，100M以上的噪声干扰基本上不常见，除非是射频电路才会考虑更高的干扰。而且，使用示波器组成EMI测试系统还可以在不用的时候不耽误作为示波器使用。


关于示波器如何使用FFT的频谱功能，我们之前做过一期文章，我把链接放在下面，这里就不具体讨论了。
FFT频谱分析介绍：https://www.bilibili.com/read/cv6448240

使用E01模块可以快速地识别问题，有效地节约时间和经济成本，测出的干扰频谱可以在你下一款产品进行EMC测试时提供很有价值的参考。
需要注意的是，这样的EMC测试可以帮助硬件工程师高性价比地识别和解决可能会阻碍EMC认证的问题，并不能完全替代认证实验室的EMC合规测试。

具体操作演示可以参考视频：

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2020-8-18 11:42

https://www.bilibili.com/video/BV16v411q7ri

视频中使用LOTO的OSCH02示波器搭配E01模块对装了外壳和不装外壳的同一款电路板进行了EMC测试，并且分析了问题，OSCH02的模拟带宽是100M，所以这个搭配的系统可以检测PCB板上100M以内的电磁干扰的情况。