Depuração de EMI usando uma rápida FFT com osciloscópios R&S®MXO

Sua tarefa

As normas de interferência eletromagnética e compatibilidade eletromagnética ajudam a garantir uma operação confiável e a segurança dos usuários de equipamentos elétricos e eletrônicos, e os desenvolvedores precisam investir um tempo considerável para manter seus produtos dentro desses limites.

Durante as fases de design e prototipagem, é uma prática comum realizar medições de depuração que identifiquem e resolvam possíveis desafios relacionados à interferência e compatibilidade eletromagnética antes de submeter o produto a testes de conformidade. Essa abordagem proativa reduz significativamente o risco de desconformidades. O objetivo é localizar eficientemente as fontes de emissão que possam afetar os resultados de conformidade usando uma série de ferramentas de teste e técnicas para solução de problemas. Para obter uma solução totalmente abrangente que agilize o processo de depuração, considere um osciloscópio com recursos de medição de radiofrequência correlacionados com o tempo, como os osciloscópios R&S®MXO.

A solução da Rohde & Schwarz

Os osciloscópios R&S®MXO fornecem uma exibição sincronizada das características do sinal analógico, do tempo digital, das transações de barramento e do espectro de frequência. Isso é possível graças aos novos circuitos integrados de aplicação específica (ASICs), que processam medições de radiofrequência no hardware e superam as limitações tradicionais da lenta computação de transformada rápida de Fourier. Isso é ainda mais aprimorado pela interface do usuário com controles familiares de análise de espectro (frequência central, amplitude e resolução de banda larga).

• Otimização independente de exibição nos domínios do tempo e da frequência
• Alta taxa de atualização da exibição do espectro
• Os sinais podem ser exibidos tanto em uma visualização na forma de onda como de espectro, sem dividir o caminho do sinal
• Correlação fácil e precisa de eventos de tempo e frequência com funções de disparo por tempo e radiofrequência
• Lista de picos e escalas log-log para facilitar a comparação de interferência eletromagnética

Desempenho excepcional de radiofrequência: alta faixa dinâmica e sensibilidade

Para a depuração da interferência eletromagnética, os osciloscópios R&S®MXO têm uma alta faixa dinâmica e sensibilidade de entrada de 500 μV / div na largura de banda total de medição, permitindo que até mesmo de emissões fracas sejam detectadas. O ADC de 12 bits e o modo HD de 18 bits aumentam a precisão vertical. A transformada rápida de Fourier acelerada por hardware torna a análise no domínio da frequência rápida e responsiva, graças à alta taxa de aquisição e a funções como a codificação por cores da exibição espectral, dependendo da frequência de ocorrência.

Recurso adicional para depuração de interferência eletromagnética

• Análise ultrarrápida de transformada rápida de Fourier: a taxa de atualização maior a 45.000 FFT/s ajuda a capturar eventos espectrais inválidos e elusivos
• Exibição logarítmica e escalas em dBμV: fácil comparação com os resultados do laboratório de testes de compatibilidade eletromagnética e verificação com linhas de limite baseadas nos padrões do CISPR (Comitê especial internacional sobre interferência de rádio)
• Resultados rápidos com a medição automática da lista de picos: meça automaticamente os picos de frequência marcados na transformada rápido de Fourier e listados em uma tabela
• Retenção máxima / mínima e traço médio: Os traços estatísticos registram o valor máximo, mínimo e médio da energia espectral

FFT bloqueada: correlação entre frequência e tempo

A função de transformada rápida de Fourier do osciloscópio permite a análise desse tipo em uma região definida pelo usuário do sinal de domínio de tempo adquirido. Mova essa janela de tempo pelo sinal para determinar quais segmentos do sinal do domínio de tempo se correlacionam a quais eventos no espectro. Por exemplo, correlacione as emissões indesejadas das fontes de alimentação comutadas com os overshoots do transistor de comutação.

Conjunto de pontas de prova para medições de campo de proximidade E e H

Para emissões conduzidas, as redes de estabilização de impedância de linha (LISN) normalmente incluem saída de ruído para medições. No entanto, isso inclui todo o ruído condutivo no dispositivo em teste. Para localizar as fontes de emissão dentro do dispositivo, as pontas de prova de campo de proximidade são úteis para detectar os campos magnéticos e elétricos mais próximos.

As pontas de prova de campo de proximidade do R&S®HZ-15 oferecem um intervalo de frequência entre 30 MHz e 3 GHz. O amplificador R&S®HZ-16 estende a frequência mais baixa até 9 kHz. O conjunto de pontas de prova de campo de proximidade inclui várias pontas com blindagem elétrica e formatos especiais, que foram projetadas para diferentes tipos de medições.

Por que as FFTs rápidas são importantes?

Embora todos os osciloscópios modernos ofereçam suporte a transformadas rápidas de Fourier como um meio de fornecer informações espectrais sobre a forma de onda, a computação necessária geralmente reduz a velocidade de aquisição. A maioria dos osciloscópios pode ter uma taxa de atualização lenta que varia de 1 FFT/s a 100 FFT/s. Esse desempenho lento significa que o instrumento terá um tempo cego mais longo, perdendo eventos espectrais importantes entre as aquisições. Isso pode ser frustrante ao localizar emissões espectrais com pontas de prova de campo de proximidade, uma vez que o usuário precisa mantê-las pressionadas por vários segundos para detectar possíveis ruídos.
Os osciloscópios R&S®MXO têm circuitos integrados de aplicação específica potentes que permitem uma implementação de hardware do processamento da transformada rápida de Fourier. Isso permite cálculos ultrarrápidos que fornecem mais de 45.000 FFT/s. O tempo cego é minimizado e a capacidade de resposta simplifica a detecção de emissões com pontas de prova de campo de proximidade. Os usuários podem examinar o dispositivo em teste com a ponta de prova para determinar onde e quando o ruído pode ser um problema.

Por onde começar?

Para identificar a origem de um problema de interferência eletromagnética, determine qual é a fonte de energia e descubra como essa energia está sendo irradiada. As causas mais comuns de problemas de interferência eletromagnética incluem:

• Emissões LCD
• Impedância de aterramento
• Parasitas de componentes
• Isolamento inadequado do cabo
• Filtros de fonte de alimentação
• Fontes de alimentação comutadas (Conversores CC/CC)
• Problemas de acoplamento interno
• Retorno de sinal inadequado
• Sensibilidade a descargas eletrostáticas em gabinetes metalizados

Comece usando uma ponta de prova de campo de proximidade H para localizar a fonte de energia. Alinhe a ponta para determinar a direção do fluxo magnético através do plano do loop. Se você mover a ponta de prova de campo de proximidade H ao redor do condutor, poderá localizar a fonte de energia. Depois, use uma ponta mais fina para concentrar a busca em uma área menor.
Examinar a coincidência de problemas de interferência eletromagnética com eventos elétricos é, indiscutivelmente, o processo mais demorado no diagnóstico deste tipo de interferência. A transformada rápida de Fourier do R&S®MXO é mais rápida e facilita a correlação dos eventos espectrais e de tempo. Os osciloscópios da série R&S®MXO 5 fornecem diversas transformadas rápidas de Fourier que podem ter suas próprias configurações de radiofrequência, possibilitando uma depuração adicional por meio da comparação de eventos espectrais em diferentes locais do dispositivo em teste.

Resumo

A interferência eletromagnética pode ser elusiva e a desconformidade com os padrões de compatibilidade eletromagnética pode impedir o desenvolvimento dos produtos. A depuração de interferência eletromagnética no início do desenvolvimento pode ajudar a detectar problemas já no estágio inicial e melhorar o desempenho do circuito.

Os osciloscópios R&S®MXO são ferramentas valiosas para que os desenvolvedores realizem a depuração da interferência eletromagnética em circuitos eletrônicos, apresentando um poderoso processamento de sinal da transformada rápida de Fourier, alta sensibilidade de entrada e abrangentes recursos de aquisição e análise. As transformadas rápidas de Fourier aceleradas por hardware e a exibição espectral codificada por cores dos osciloscópios fornecem uma visão geral da frequência de ocorrência dos componentes espectrais nos sinais adquiridos, permitindo a rápida identificação das causas da incompatibilidade eletromagnética. Como a função da transformada é controlada de forma semelhante à dos analisadores de espectro, os usuários podem facilmente navegar no domínio da frequência sem precisar se preocupar com as configurações deste.