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R&S:供电异常?数字示波器厘清电路或电磁肇因

时间:2016-11-14 11:27来源:Compotech 作者:任苙萍 点击:
安全电源量测○之电磁干扰
电子产品设计越形复杂、测试项目有增无减,促使身为基础量测的示波器 (Oscilloscope),功能亦须与时俱进。有 85 年历史,在无线通信量测和广播发射系统占有关键地位的罗德史瓦兹 (Rohde & Schwarz, R&S),提醒电磁干扰 (EMI)/电磁兼容性 (EMC) 可能也是电源供应异常的元凶。资深应用支持工程师陈立凯指出,EMI 来源有传导 (Conducted) 和幅射 (Radiated) 两种。众所周知,辐射 EMI 讯号会经由天线或电线、以电磁波形式窒碍电子设备运作或通讯质量;另一方面,传导 EMI 也会对等效电路的过电压、过电流保护机制造成干扰。
 
当交流电 (AC) 转成直流电 (DC) 时,「线阻抗稳定网络」(LISN) 须将附着于电源的杂波滤除后再为电子产品供电。陈立凯说明,为确保网络匹配的频率和法规,量测时除了观察波形,还须进一步透过频谱分析仪抓出干扰源并进行除错;可惜传统示波器只能看到「时域」变动,无法查觉是否有其他影响阻抗、电容的可疑份子,导致计量电路估算有出入,危及电源系统安全。这也是为何有些制造商在产品出问题时,第一时间会先追溯问题根源是由硬件电路布局设计或 EMI 肇祸,才能对症下药;车载充电装置尤其容易受到 EMI 从中搅局。
 

照片人物:(左起) 益登技术经理黄国源、台湾罗德史瓦兹通路商管理事业群 T&M 项目经理杨凯能、台湾罗德史瓦兹资深应用支持工程师陈立凯
 
兼具频谱分析功能,实时掌握多面向信息
新一代示波器试图运用快速傅立叶变换 (FFT) 或频谱分析软件,协助厘清责任。不过陈立凯认为,单靠 FFT 演算恐会失真且不够直观,因此 R&S 推出兼具频谱分析功能、可在 Win7 环境运行的 RTE/RTO 数字示波器,「实时」同步呈现波形、时间、电流、功率和 EMI 等多面向信息,最高支持四信道/四种频谱量测,只要一个按键即可得到八组测试结果。其特点有三:1.仪器中所有组件皆自行开发,模拟前端 (AFE) 撷取精确;2.开启 FFT 和 EMI 加值功能,能测量高速 RF 总谐波失真 (THD) 和时频图 (Spectrogram);3.支持逻辑分析仪 (LA) 接口协议译码。
 
陈立凯表示,通常硬件工程师对频谱不一定熟悉,借助上述数字示波器可精准找出频率峰值 (peak),一旦频率点超过法规限制,就能转交研发人员据以除错。以最为拥挤的 2.4 GHz 频段为例,同业多只用扫频侦测,R&S 却是藉由打出两个不同讯号、精细捕捉瞬态变化。他并透露,模拟/数字数据转换过程会有耗损,一般示波器的分辨率实际效能都得「打折」,例如,号称 8 位分辨率,能做到 7.2 位的精确度已堪称技术高超;而 R&S 数字示波器具备每秒百万次起跳的波形撷取率 (acquisition rate) 及 16 位分辨率,深获学术单位和电源大厂青睐。
 

图1:经济型 RTE 数字示波器,RTE 1000 系列最高支持2GHz 带宽
数据源:R&S 网站
 
获八成 EMI / EMC 认证实验室采用
经济型 RTE 数字示波器目前提供 200 MHz~2 GHz 带宽选择,允许同时利用所有通道的全部带宽,灵敏度可达 500 µV/div 的精度要求,适合低振幅讯号特性测试。不须依靠软件缩放,即可显示真实采样点;讯号路径的数字触发系统,即使是极微小的讯号细节,亦可实时触发。多样化测试功能与丰富触发选项,将快速量测、屏蔽测试、频谱分析、历史模式和 77 种自动化量测功能集于一身,可持续追踪重要讯号事件;并可升级选配,执行特定应用的复杂测试任务,例如:串行总线测试的触发与译码选配或电源分析。
 
高阶 RTO 机型的频寛是 600 MHz~4 GHz,并持续往 6GHz 和 8GHz 发展;全带宽均为 1 mV /div,每秒可量测并分析百万个波形。R&S 通路商管理事业群 T&M 项目经理杨凯能介绍,EMI / EMC 量测向来是该公司强项,不论在安规、频谱和效能都是实验室等级,在认证实验室囊括八成市占率,可为制造商正式送验前的 Pre- test,或不幸验证失败、急欲问诊症结指引明路。他概估,若是租借实验室做 EMI 屏蔽 (shielding) 测试,每小时租金至少需花费新台币数千元;有些不便移动的待测物若要申请外测,一年费用动辄上看千万!
 

图2:R&S 高阶 RTO 数字示波器,能检测≦50ps (皮秒) 的脉宽
数据源:R&S 网站
 
益登科技在量测领域的「唯一」合作伙伴
杨凯能剖析,这还只是有形成本,没把来回折腾的宝贵时间算进去!拨拨算盘,不如自购仪器量测要划算许多;至少可降低外测次数、提高正式送验的合格率。R&S 拥有自己的学习中心以及经过全国认证基金会 (TAF) 认可的实验室,从售前顾问咨询到售后教育训练服务完善,台湾罗德史瓦兹亦是拥有二十年产业经验之专业组件代理商——益登科技,踏入量测领域的「唯一」合作伙伴。
 
益登技术经理黄国源补充,双方于 2013 年签约,开始在台湾代理销售 R&S 经济型量测产品,冀藉此从电子零组件通路商,晋身为「一次购足」的完整解决方案供应者。特别一提的是,益登在技术支持投注相当多心力,工程与业务的人员比例逼近 1:1,对于襄助客户产品开发、效能测试和侦错工作,有更大的能量余裕与综效。
(责任编辑:helen)
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