3測試開關電源引起的EMI問題

時間：2012 年11 月16 日

地點：華北電力大學

待測試設備：某電子設備電路板

測試儀器：泰克MDO4104-6 + BNC 電纜

面臨的問題：

該電子設備電路板為直徑15 厘米的圓形，放置于金屬屏蔽殼內，EMC 認證沒有問題，但該設備自身工作并不正常，懷疑是開關電源紋波造成的影響。由于開關電源紋波的頻率通常很低，傳統的測試方法是用示波器監測電源波形，并對該波形進行FFT 運算以顯示電源紋波的頻譜。由于示波器FFT 所運算的頻譜，其跨度受制于示波器的時基，而且動態范圍遠低于頻譜儀，因此測試效果并不理想，沒有確認電源紋波問題。由于MDO 是示波器與頻譜儀的結合，客戶便決定拿MDO 再次測試。

實測過程：

首先測試該電路板+5V 電源紋波，MDO 示波器通道1直接連接在+5V，用交流耦合測試紋波。為了對比，用BNC 電纜一端連接MDO50 歐姆射頻輸入端，另一端剝開外皮直接連接到+5V 上，設置中心頻率為2.5MHz，跨度為5MHz。測試結果如下圖：

由測試結果可知，該電源紋波達20mV 左右，其頻譜在低頻段達-50dBm 左右。為了看清電源紋波的影響，我們在示波器端做FFT，同時將頻譜儀的跨度設定為50MHz，測試結果如下：

從測試結果可知，示波器功能的FFT 所顯示的頻譜與頻譜儀5MHz 跨度頻譜類似，但并不能看出什么問題，而此圖中的頻譜顯示，該+5V 電源紋波的占用帶寬一直延續到16MHz，因此對該設備影響嚴重。由此找到該設備工作不正常的真正原因。

案例總結：

本案在測試電源紋波時，用示波器的同時，也應用了頻譜儀。靈活設置頻譜儀的跨度，可輕松測試電源紋波在頻域中的占用帶寬，MDO 集示波器和頻譜儀功能于一身，可將時域與頻域聯合顯示，非常適于此類應用。

4底線布局不合理的EMI 問題

時間：2012 年11 月16 日

地點：華北電力大學

待測試設備：某電子設備電路板

測試儀器：泰克MDO4104-6 + BNC 電纜

面臨的問題：

在找到案例三中的問題后，我們立刻想到，既然電源紋波會影響設備性能，地線上是否也會由于布線不合理而存在該開關電源紋波造成的EMI 問題？為此我們做進一步測試。

實測過程：

將示波器探頭接到該電路板地線，同時將BNC 電纜也接到地線，為觀測地線的EMI，我們測試1GHz 跨度的頻譜，測試波形如下：

由此圖示波器波形可知，該電路板地線上很不干凈，zui大紋波月20mV。在上圖下半部分的頻譜圖中，發現較嚴重的EMI 問題，幾乎在這個1GHz 跨度內都存在。從頻譜曲線的形狀可以判斷，該地線上既存在開關電源造成的EMI 同時也存在時鐘泄露造成的EMI 問題，因為在頻譜曲線上有類似方波的諧波成分。通過測試諧波分量的頻譜間隔，可以輕松測試該時鐘泄露頻率為25MHz。由與EMI 問題遍布整個跨度，為了測試EMI zui嚴重的頻段，我們將MDO 頻譜儀跨度降低為500MHz，RBW 設置為5M，得到如下測試結果：

由測試結果可知，該地線在105MHz 和227.5MHz 兩處EMI 幅度較高，利用MDO 跨域分析功能，在上半部分時域曲線中，橙色條位置為下半部分頻譜分析時間段，此時該時間段位于距觸發點1.02uS 處，即地線上較寬的波形處。我們向左調整頻譜分析時間段，得到如下測試結果：

此時，頻譜分析時間段位于距觸發點730nS 處，即地線上較短的波形處，可知該處產生227.5MHz 的EMI干擾。再調整頻譜分析時間段至地線雜波較寬處，即距觸發點1.1uS 處，得到測試結果如下：

由測試結果可知，此處地線上的紋波產生105MHz 處的EMI。通過以上跨域分析，我們可以找到EMI 產生的根本原因。

案例總結：

本案在測試地線上的紋波時，在用示波器的同時，也應用了頻譜儀，可以輕松發現EMI 問題。靈活設置頻譜儀RBW，利用MDO *的跨域分析功能，可輕松查找某個頻段的EMI 產生的根源。