Messtechnik der
Messtechnik der einzelnen Kurve und das Fenster für alle Annotationen im Diagramm schafft zusätzliche Übersichtlichkeit. ChipScan- ESA ermöglicht ebenfalls die Spektren verschiedener überlappender Frequenzbereiche zu vergleichen und zudem beliebig in die Diagrammansicht hinaus und hinein zu zoomen. Mit dem Mauszeiger direkt am Spektrum werden die Messwerte genau angezeigt und können abgelesen werden. Bild 4 Benutzeroberfläche von ChipScan-ESA mit der Darstellung mehrerer nacheinander gemessener Spektren. über das Mikrocontrollerboard geführt, gedreht und gewendet, um die Position und Ausrichtung der Störfelder zu ermitteln. Mit diesem Wissen verschafft sich der Entwickler ein ziemlich genaues Bild der EMV-Verhältnisse auf dem Mikrocontrollerboard. Im Fall unseres Mikrocontrollerboards zeigen Messungen mit Nahfeldsonden an verschiedenen Positionen, dass die Quelle der Störfrequenzen der Mikrocontroller selbst ist. Mit einer speziellen Nahfeldsonde können der entsprechende Pin und die Ader des Flachbandkabels genau herausgefunden werden (Bild 2). Mögliche Maßnahmen für die Entstörung wären: das Flachbandkabel räumlich anders zu verlegen. Bestenfalls in die Innenlagen der Leiterkarte des Mikrocontrollerboards und somit gleichzeitig zu schirmen. Weiter soll das Flachbandkabel so kurz wie möglich sein, und wenn es außerhalb verlegt werden muss, dann möglichst mittig auf dem Mikrocontrollerboard. Den für die Auskopplung verantwortlichen Pin kann man als weitere Möglichkeit zur Entstörung mit einem HF-Filter versehen. Aufgrund des geringen Aufwands und der dadurch niedrigen Kosten wurde zur Entstörung des Mikrocontrollerboards das HF-Filter eingesetzt. Im Anschluss an die Durchführung der Entstörungsmaßnahme wird die Messung mit dem Stromwandler erneut durchgeführt, um den Nutzen der Maßnahme auf ihre Effektivität bezogen auf den entsprechenden Frequenzbereich genau zu prüfen. Treten andere Störfrequenzen über dem Grenzwert auf, muss erneut mit Nahfeldsonden deren Ursache gesucht und die entsprechende Problemlösung herausgefunden werden. Oft ist es der Fall, dass durch die erste Störaussendungsquelle überlagerte Störfrequenzen nach der Problemlösung sichtbar werden. Ein Vergleich der einzelnen Spektren der Messungen ist auf dem konventionellen Weg zeit- und kostenintensiv. Zum Beispiel ist der Vergleich von Papierausdrucken der exportierten Bilder des Spektrumanalysators durch bloßes ‚Nebeneinanderhalten‘ aufwendig und fehleranfällig. Mit diesem Verfahren können die Spektren nicht genau genug übereinander gelegt werden. Ein Foliendruck der Bilder umgeht zwar den Nachteil, treibt aber die Kosten bei vielen Spektren in die Höhe. Mit Hilfe von Bildbearbeitungssoftware und einer halbtransparenten Darstellung der Spektren können die Bilder direkt am PC verglichen werden. Jedoch ist diese Lösung zeitaufwendig und nicht weniger umständlich, wenn es um den Vergleich mehrerer Spektren geht. Mit Hilfe von ChipScan-ESA können beliebig viele Spektren in einem einzigen Diagramm blitzschnell direkt miteinander verglichen werden (Bild 4). Die Färbung einzelner Spektren, die Einblendung der Annotation zu Dokumentation von HF-Messungen mit einer Boardnetznachbildung Als zweites praktisches Beispiel dient hier die Messung an einem Boardnetzanschluss eines kapazitiven Touchs. Die Verwendung von kapazitiven Touchs in den Produkten der Elektronikindustrie ziehen Störaussendungsprobleme nach sich. Aufgrund ihrer Funktionsweise geben die kapazitiven Touchs hochfrequente elektrische Felder in ihre Umgebung ab. Als Nebeneffekt können diese hochfrequenten elektrischen Felder andere Geräte beeinflussen. Die besonders schwer zu beherrschenden Grenzwertüberschreitungen entstehen hauptsächlich im Frequenzbereich 150 kHz bis 5 MHz bei EMV-Messungen mit der Boardnetznachbildung. Wenn der kapazitive Touch an das Boardnetz eines Automobils angeschlossen ist, werden Störungen über den Kabelbaum in das Fahrzeug geleitet. Die Wirkung von im Fachartikel nicht beschriebenen EMV-Maßnahmen sind in der Elektronik praktisch umgesetzt und wiederum mit einer Boardnetznachbildung gemessen. Im Bild 5 sind die Messergebnisse in der Software ChipScan-ESA dargestellt. Die blaue Kurve zeigt die Baugruppe ohne EMV-Maßnahmen. Die Pegel der einzelnen Harmonischen sind am höchsten. Die EMV-Maßnahmen sollen diese Pegel verringern. Die rote Kurve zeigt die Wirkung einer Drossel von 10 µH in der Zuleitung der Elektrode eines kapazitiven 20 hf-praxis 3/2015
Messtechnik EMV-Materialien aus einer Hand ● EMV- und Umwelt-Dichtungen (bis IP69k) ● verschieden dotierte Silikone+Fluorsilikone ● EMV-Fenster + Folien ● verschiedenste metallisierte Gewebe ● auch Dispensing in x-y-z Achsen Bild 5: Ergebnisse der Messung der Touch-Baugruppe mit der Boardnetznachbildung NNB 21, dargestellt in der Mess- und Dokumentationssoftware ChipScan ESA. Touchs. Es tritt eine Absenkung um ca. 10 dB ein. Bei der Grundschwingung ist keine Änderung erkennbar. Das kann daran liegen, dass die Drossel 10 µH zu klein dimensioniert ist. Oder es liegt noch ein weiteres EMV- Problem vor, das durch die Drossel nicht beseitigt wird. Die grüne Kurve zeigt die Wirkung einer Masseverbindung von der Touch-Baugruppe zum Chassis. Dabei war die Masseverbindung als breitflächig kurze Verbindung ausgeführt. Mit dieser Maßnahme wird bei den Harmonischen eine Absenkung von > 20 dB erreicht. Je dünner und länger diese Verbindung ist, umso weniger Wirkung hat sie. Wenn die Verbindung im Querschnitt und Länge der Verbindung zur Boardnetznachbildung entspricht, wird eine Absenkung von ca. 6 dB erreichbar sein. Die mit dem roten Kreis kenntlich gemachte Grundschwingung von 100 kHz entstammt nicht allein vom elektrischen Feld aus der Elektrode des Touchs. Sie wird durch Netzrückwirkungen hervorgerufen. Der Versorgungsstrom des Treibers der HF-Spannung wird auf dem Weg zum Boardnetz nicht genug abgefiltert. Der Netzfilter des Boardnetzanschlusses der Touch-Baugruppe ist nicht ausreichend dimensioniert. In beiden Beispielen ist gut die effiziente Vergleichbarkeit verschiedener Messreihen mit einem Spektrumanalysator sichtbar und nachzuvollziehen. Zusatzfunktionen der Mess- und Dokumentationssoftware ChipScan-ESA bietet zusätzlich mathematische Operationen (Addition, Glättung, ...), um Spektren weiterer Analysen zu unterziehen. Damit lassen sich zum Beispiel Hüllkurven für die Analyse von Frequenzüberschreitungen generieren. Zudem können aktuelle Einstellungen des Spektrumanalysators gespeichert und beim Fortsetzen der Messung zu einem späteren Zeitpunkt im Spektrumanalysator gesetzt werden. Ebenfalls lassen sich beliebige Diagramme für Präsentationen als Bildformate exportieren. Zum Abschluss der Störaussendungsanalyse lassen sich alle Spektren zusammen mit der zugehörigen Dokumentation in eine einzige Datei speichern, die für weitere zukünftige Analysen herangezogen werden kann. Kombiniert ermöglichen alle Funktionen von ChipScan-ESA eine sehr einfache und effiziente Analyse und Dokumentation von Störaussendungsproblemen oder anderer HF-Messungen mit dem Spektrumanalysator. ◄ EMV-Container, aufblasbar 3D-Formdichtungen EMV-Dichtungen EMV-Fenster und -Folien EMV-Zelte und -Räume hf-praxis 3/2015 21 Infratron GmbH · München 089 / 158 12 60 · www.infratron.de · info@infratron.de
