利用EMSCAN电磁干扰扫描系统获得PCB完整电磁信息的

随着PCB复杂程度的增加，调试的难度和工作量也不断增加。利用示波器或者逻辑分析仪，同时只能观察到1个或者有限的几个信号线的波形，而现在的PCB上可能有成千上万条信号线，工程师只能凭经验或者运气来找到问题的所在问题。

如果我们有了正常板和故障板的“完整电磁信息”，通过对比两者的数据，发现异常的频谱，再采用“干扰源定位技术”，把异常频谱的产生位置找出来，就能很快找到故障的位置及原因。

图5为正常板和故障板的频谱图，通过对比，很容易发现故障板上存在一个异常的宽带干扰。

然后在故障板的空间分布图上去找产生这个“异常频谱”的位置，如图6所示，这样，故障位置就被定位到一个栅格(7.6mm×7.6mm)的位置，问题就能很快确诊。

评估PCB设计质量的应用案例

一块好的PCB需要工程师精心设计，需要考虑的问题包括：

(1) 合理的层叠设计

特别是地平面和电源平面的安排，以及敏感信号线(时钟信号)及产生大量辐射的信号线(地址线和数据线)所在层的设计。还有地平面、电源平面的分割，以及跨越分割区域的信号线的布线。

(2) 保持尽可能连续的信号线阻抗

尽可能少的过孔；尽可能少的直角走线；以及尽可能小的电流回流面积，可以产生较少的谐波及较低的辐射强度。

(3) 良好的电源滤波

合理的滤波电容的类型、容值、数量、及放置位置，以及合理的地平面和电源平面的层叠安排，能保证电磁干扰被控制在尽可能小的区域。

(4) 尽可能保证地平面的完整性

尽可能少的过孔；合理的过孔安全间距；合理的器件布局；合理的过孔安排，从而最大程度保证地平面的完整性。相反，密集的过孔以及过大的过孔安全间距，或者是不合理的器件布局，会严重影响地平面以及电源平面的完整性，从而产生大量的感性串扰、共模辐射，并会使电路对外界干扰更敏感。

(5) 在信号完整性和电磁兼容性中找折中

在保证设备功能正常(保证信号完整性)的前提下，尽可能增加信号的上升沿和下降沿时间，减少信号产生的电磁辐射的幅度和谐波数量。例如需要选择合适的阻尼电阻、合适的滤波手段等。

以前，我们没有简单而科学的手段来评估PCB的设计质量及PCB设计人员的设计水平。利用PCB产生的完整的电磁场信息，能对PCB设计质量进行科学的评价。利用PCB的完整的电磁信息，可以从如下四个方面来评估PCB的设计质量：1. 频率点数量：即谐波数量。2. 瞬态干扰：不稳定的电磁干扰。3. 辐射强度：各个频率点电磁干扰的幅度大小。4. 分布区域：各个频率点的电磁干扰在PCB上的分布区域的大小。

下面的例子中，A板是B板的改进。两块板的原理图以及主要器件的布局完全一致。两块板的频谱/空间扫描的结果见图7：

从图7的频谱图中，可以看出，A板的质量明显比B板好，因为：

1. A板的频率点数量明显比B板少；
2. A板的大部分频率点的幅度比B板的小；
3. A板的瞬态干扰(没有被标记的频率点)比B板的少。

从空间图中可以看出A板的总的电磁干扰分布区域比B板的小得多。再来看看某一个频率点的电磁干扰分布情况。从图8所示的462MHz这一个频率点的电磁干扰分布情况来看，A板的幅度小，而且区域很小。B板的幅度大，而且分布区域特别广。

大量的测试案例证明，这种利用PCB产生的完整电磁场信息来评估PCB设计质量的方法，是完全合理的。我们能从PCB设计质量看出设计人员的设计水平，同时也能为设计人员不断提高设计水平，提供最直观的指导。

本文小结

PCB完整电磁信息，能让我们对PCB的整体有一个非常直观的认识，不仅有助于工程师解决EMI/EMC问题，还能帮助工程师调试PCB，并不断提高PCB的设计质量。同样，EMSCAN的应用还有很多，例如帮助工程师解决电磁敏感性问题等等。