EMC-målinger med oscilloskop

Tidligere har oscilloskop knapt vært egnet til feilsøking for EMC problemer. Dette skyldes at oscilloskop tradisjonelt sett verken har hatt tilstrekkelig følsomhet, lav nok egenstøy eller egnet FFT funksjonalitet til å bli tatt med i betraktning når man har trengt å finne årsaker og sammenhenger for EMC problemer.

Nye skop, nye muligheter
Med lanseringen av nye digitale oscilloskop fra Rohde & Schwarz har dette endret seg. Med en følsomhet ned til 1 mV/div, båndbredde til 4 GHz og svært lave egenstøy er disse oscilloskopene sammen med nærfeltsprober ideelle for å fange og analysere utstrålte forstyrrelser. Videre har man med erfaringer fra EMC samsvarstesting kunnet gå enda dypere i diagnosen av hva som kan være kilder for eventuelle EMC-problemer, noe følgende eksempler illustrerer.

 FFT analyse med spektrumanalysator-lik betjening

Hovedelementet i EMC feilsøking med oscilloskop er Fast Fourier Transform (FFT)-funksjonen. Konvensjonelle FFT implementasjoner i oscilloskop er ofte lite fleksible i bruk, fordi det viste resultatet mht. frekvensbånd og båndbreddeoppløsning tradisjonelt bestemmes av hvilke innstillinger man gjør i tidsdomenet. Således er det vanskelig å navigere i frekvensdomenet, og analyse av signalene i frekvensplanet blir dermed ofte tidkrevende.

Basert på erfaring innen spektrum analyse, har Rohde & Schwarz valgt en intuitiv tilnærming på RTO-oscilloskopene: Betjeningen av FFT-funksjonen er basert på en spektrumanalysator ved at brukeren kan justere typiske parametere som start og stopp frekvens, oppløsningsbåndbredde og detektortype direkte. R&S RTO gjør de nødvendige tidsdomene-innstillingene automatisk, og dataene kvernes videre med kraftig signal- prosessering og tilhørende dypt minne. Som et resultat kan brukeren justere tids- og frekvens-parametere innen visse grenser uavhengig av hverandre, og analysere og utslipp i en enkel måte i den tid-og frekvens-domenet. Brukeren kan dermed trekke konklusjoner om årsakene til uønskede utstrålinger mye raskere.

Fargekodet spektrum gjør sporadiske utstrålinger synlige

En spesiell funksjon i FFT implementasjonen her er overlappende FFT, noe som gir en høy følsomhet i deteksjon av uønsket utstråling. Dessuten kan man få en synlig oppfatning av varigheten til de forskjellige typene sporadiske eller varige spekter-komponentene. Forut for FFT-prosesseringen deles det detekterte signalet i mange segmenter, og beregner så separate spektra for hvert segment. Sporadiske signaler med lav energi er derfor synlig i individuelle spektra. I det neste trinnet er de enkelte spektra fargekodet, og fargeskalen er avhengig av komponentenes hyppighet  i det samlede kombinerte spekteret. Frekvenskomponenter fra konstant kilder som f.eks. klokker vises dermed i en annen farge enn sjeldne hendelser som spenningstopper når strømforsyninger skifter frekvens. Det fargekodede frekvenssspekteret gir dermed en veldig god oversikt over ulike typer og hyppighet for utstrålt støy.

Tidsavgrenset FFT gir korrelasjon til sporadisk støy

En nyttig funksjon er å kunne tidsavgrense FFT-visningen til gitte tidsintervaller. Dette tidsvinduet kan beveges over hele tidsopptaket og bestemme hvilke deler av signalet som gir tilhørende resultater i spekteret. Dermed kan man, for eksempel, se uønsket utstråling fra svitsjende strømforsyninger som skjer kun i svitsjefasen. Kortvarig støy fra hurtige databusser på grunn av ugunstige ruting kan tydelig assosieres med tilsvarende signalsekvenser påvist i den tidsavgrensede FFT funksjonen. Når problemet først er identifisert, kan brukeren i neste steg raskt og enkelt sjekke hvor effektive ulike løsningsmetoder som blokk kondensatorer, ekstra skjerming eller endret buss-ruting faktisk er.

Analyse av sporadiske utslipp med hjelp av masker og historikk-funksjon

Sporadiske utslipp er blant de mest utfordrende EMC-problemene. For det første er de vanskelig å oppdage, og for det andre har vanlige måleinstrumenter ofte begrensede muligheter for å analysere sporadiske  signaler. Masketest-funksjonen gir en praktisk løsning på dette problemet. Brukere kan enkelt og fleksibelt definere sine frekvens-masker og deretter velge ‘Stop On-Violation’ funksjonen, og signaler som bryter frekvensmasken blir dermed detektert. Man har dessuten mulighet til å endre parametere som valgt FFT frekvensområde og oppløsningsbåndbredde selv med allerede detekterte signaler uten at man må gjøre datafangsten på nytt. Dermed kan man analysere i detalj også uønsket utstråling som ellers er vanskelig for å bli detektert.

 Historikk-funksjonen kan også være nyttig for å analysere utstrålte fenomener. Denne funksjonen lagrer datafangstene automatisk så lenge det totale minnet tillater. Dette gjør at brukeren kan sammenligne nåværende og tidligere hendelser for f.eks. å se om signalene drifter, eller om det er mer typisk engangs-hendelser man har med å gjøre.



Oscilloskop - nyttig verktøy for EMC Feilsøking

Digitale oscilloskop er et viktig verktøy på arbeidsplassen for elektronikk-utviklere og andre. Med tilgjengeligheten av en effektiv FFT prosessor og høy følsomhet på inngangstrinnet, har oscilloskop nå også blitt et verdifullt verktøy for EMC feilsøking. Med tidsavgrenset og overlappende FFT-funksjon samt hyppighets-kontrollert fargekoding får brukerne en oversikt over ulike typer frekvens-komponenter og kan dermed raskt trekke konklusjoner om kilder og årsaker til EMC problemer. Et spektrumanalysator-aktig brukergrensesnitt gjør det mulig å navigere i frekvensområdet uten å måtte stille inn parametere i tidsdomenet.