SpectrumView跨域分析加速EMI診斷

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背景

在電源管理芯片、隔離芯片等模擬集成電路中，很多電路元件之間(如變壓器、功率管等)以及導(dǎo)線上都會不斷地產(chǎn)生各種電流電壓的變化(即dv/dt 節(jié)點和高 dI/dt 環(huán)路)，以及受高頻寄生參數(shù)的影響，這些元件通過電磁感應(yīng)效應(yīng)不斷地產(chǎn)生各種電磁波，經(jīng)電源線傳導(dǎo)或形成天線效應(yīng)對外輻射，影響到正常的電路功能，導(dǎo)致設(shè)備性能下降、通訊中斷或故障，甚至對周圍其它敏感電子設(shè)備正常工作造成嚴重干擾，重則會引發(fā)事故。如電源管理芯片等模擬IC器件，因其高靈敏度、系統(tǒng)集成度及布線布局設(shè)計等因素，極易受到EMI(電磁干擾)的影響。

開關(guān)速度更快、上升沿陡峭，加劇了EMI的問題。

測試需求

基于安全性的考慮，如汽車、醫(yī)療電子等行業(yè)對電磁干擾有著嚴格的要求。電磁兼容性（EMC）標準的合規(guī)性，對于各制造商而言都是一項非常重要的任務(wù)，這與產(chǎn)品開發(fā)成本和上市時間息息相關(guān)。以新能源汽車行業(yè)為例，隨著碳化硅等新半導(dǎo)體技術(shù)的引入，功率比以往更高，高頻開關(guān)器件更多，主機廠對各供應(yīng)商所供零部件的EMC性能要求也變得越來越苛刻。為了最終確保電動車輛整車電磁兼容性，并使整車輻射發(fā)射滿足標準要求，國際標準CISPR 25和中國標準GB/T 18655—2018對電動車輛高低壓零部件在150kHz～108MHz頻段的傳導(dǎo)發(fā)射和150kHz～2.5GHz頻段的輻射發(fā)射規(guī)定了限值要求和測量方法。

但是電磁兼容認證測試成本高且測試過程繁瑣，往往要求設(shè)計人員進行多次設(shè)計、整改和測試，造成產(chǎn)品上市延誤。因此，工程師在設(shè)計階段非常有必要進行預(yù)一致性測試，改善產(chǎn)品設(shè)計，確保后期產(chǎn)品通過電磁兼容認證通過率。

測試方法

標配的SpectrumView頻譜視圖功能

泰克4/5/6系MSO示波器標配的SpectrumView既為時域提供了一個抽取濾波器，又在每個 FlexChannel 后面為頻域提供了一個數(shù)字下變頻器。如圖所示的信號采集和處理架構(gòu)，模擬信號經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，時域和頻域是并行處理的，使得時域和頻域捕獲時間可以獨立設(shè)置。因此兩條不同的采集路徑可以同時觀察輸入信號的時域視圖和頻域視圖，并為每個域提供獨立的采集設(shè)置，就像頻譜分析儀一樣發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)的射頻活動。

噪聲頻譜

不同于頻譜分析儀，4/5/6系MSO示波器頻譜視圖可以使用任何類型的探頭，測量極低頻率的信號，并且支持多通道測量。上圖所示為噪聲頻譜，支持將橫軸設(shè)置為對數(shù)坐標。下圖為同時觀察傳導(dǎo)和輻射噪聲的時域和頻域。

高級觸發(fā)類型

泰克 4/5/6 系MSO 混合信號示波器具有的RFVT（射頻與時間相關(guān)）硬件觸發(fā)選項。如圖所示為開啟RF 幅度與時間波形視圖后觀察到的跳頻信號，可以直觀地看到該信號每隔約 5 毫秒跳頻一次，跳過三個頻率。RFVT選件支持在該波形的邊沿、脈寬和超時事件的上進行硬件觸發(fā)，更快地捕獲異常。除此以外另還有RF頻率、RF相位與時間相關(guān)觸發(fā)功能。

干擾源定位

使用4/5/6系 MSO混合信號示波器配合磁場探頭、電場探頭就可以定位噪聲源并分析干擾源類型。頻譜視圖中還支持峰值標記、最大/小值保持、平均等功能，方便進行對比測試。

下圖為使用高壓差分探頭、電流探頭和近場探頭測量MOSFET的導(dǎo)通瞬間。在頻譜視圖下可同步觀察導(dǎo)通瞬間的頻譜變化情況。