EMC調試工具：示波器在EMC調試中的應用

EMC調試工具：示波器的應用

數字示波器是維修、調試、設計、科學研究不可或缺的工具。工程師廣泛應用于時序分析、高速信號眼圖分析、波形的過沖、振蕩、異常分析，是工程師的第二雙眼晴。

圖1：常用數字示波器

一、信號幅度的測量

在輻射發射調試過程中發現信號幅度越大，通常輻射發射測試結果越差，信號幅度越大對交變信號來說意味著電流/電壓變化率越大，空間輻射發射能力也更強；信號幅度過大可能使信號失真，對于正弦波來說未失真時高次諧波非常少，而失真后則產生豐富的高次諧波。

使用示波器測量信號的幅度，并根據測量數據結合電路設計要求，對波形進行修正使符合電路要求的前提下，降低其對外耦合和發射的能力。

圖2：晶振正弦波失真波形

圖3：晶振正弦波失真后的頻譜圖

二、信號過沖與振鈴的測量

在高速信號設計過程中，信號的過沖與振鈴是導致信號完整性的重要因素，輕著影響信號傳輸質量，嚴重時導致信號無法傳輸。開關電源設計過程中，開關節點SW的過沖是影響開關器件壽命與器件成本的重要因素，設計時不加以控制可能引發嚴重的質量問題。

開關節點SW的振鈴，通常是導致開關電源產品輻射發射測試失敗的關鍵因素，也是傳導發射測試失敗的重要因素之一。通過示波器測量開關節點電壓波形、電流波形可以評估過沖尖峰電壓的影響，也可以判斷噪聲頻點的源頭。

圖4：開關節點寄生振蕩波形圖

通過示波器測量關鍵節點電壓、電流波形，并根據波形中的過沖、振鈴情況來結合實際測試數據、進行分析對策確認，可以節省大量的EMC測試場地費用，尤其是沒有EMC試驗室及測試場地的企業來說。

三、高速信號上升沿/下降沿的測量

眾所周知方波的高次諧波非常豐富，方波上升沿、下降沿越陡峭意味著諧波也越豐富，使用示波器測量方波信號的波形，并根據上升沿、下降沿的時間結合電路要求的時間，在滿足信號質量的前提下盡可能的使信號上升沿、下降沿變緩，可以實現低成本、高質量的解決時鐘信號、高速信號EMC問題，尤其是輻射發射問題。

圖5：方波信號波形    

圖6：方波信號頻譜圖

四、示波器的FFT功能

很多示波器都具有FFT功能，EMC調試過程中如果沒有頻譜分析儀的情況下，可以通過測量時鐘信號、高速差分信號的波形，再使用示波器FFT功能轉換成頻譜圖，就更加直觀，方便調試判斷。

圖7：示波器FFT功能的使用圖

五、高速示波器測量眼圖    

使用高速示波器在測量高速信號眼圖有著廣泛應用，通過高速信號的眼圖可以判斷差分信號的相位誤差、串擾、驅動、反射等信息，是高速信號EMC調試的窗口。

圖8：高速信號眼圖測量

高速差分信號對如果存在嚴重的相位錯位，高頻噪聲無法有效互相抵消，則會產生的空間輻射；高速差分信號的串擾也是其輻射發射問題產生的重要原因之一，信號過激勵或著欠激勵有時也產生嚴重的輻射發射問題，都可以通過眼圖信息獲得。