LOTO儀器---如何用LOTO的EMI模塊鎖定你PCB上的干擾做分析？

在開發(fā)電子產(chǎn)品的過程中，電磁干擾（EMI）可能會導(dǎo)致許多問題，可能會在模擬電路上出現(xiàn)很大的噪聲，可能導(dǎo)致通訊亂碼，可能導(dǎo)致芯片無規(guī)律重啟，可能會導(dǎo)致數(shù)字電路有莫名其妙的誤動作。

硬件工程師通常會把主要注意力放在硬件產(chǎn)品的原理圖和PCB圖的設(shè)計上，其實(shí)成品的可靠性和抗干擾性能是更大的一個需要關(guān)注的課題。對于經(jīng)驗(yàn)不是很足的硬件工程師，除了在設(shè)計時使用信號完整性理論進(jìn)行優(yōu)化，在樣機(jī)出現(xiàn)干擾性問題后，更需要有工具實(shí)際的幫助鎖定PCB上的電磁干擾分布，然后分析優(yōu)化，再次驗(yàn)證，直到問題解決。

為了最大限度地減少電磁干擾的影響，各個國家的政府機(jī)構(gòu)都制定并實(shí)施了針對各個產(chǎn)品類型的EM輸出的嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)，一般我們稱為電磁兼容性（EMC）測試。所有電子相關(guān)的產(chǎn)品在上市前必須強(qiáng)制性通過電磁兼容性測試。

我們今天介紹的檢測EMI電磁干擾的工具就是LOTO示波器的E01模塊。這個模塊可以加在你的示波器或者LOTO的虛擬示波器上，使用FFT分析的功能，實(shí)時顯示示波器帶寬內(nèi)的EMC電磁干擾頻譜。

圖上這個EMI測試系統(tǒng)由電磁近場探頭和射頻模塊以及LOTO示波器組成，正在測PCB電路上的DC電源模塊周邊的電磁干擾的頻譜分布，我們在文章后面會把整個的測試過程的視頻放出來。

電磁干擾測試的基本原理是PCB的布線中通過的電流，會在它的周圍產(chǎn)生電磁場，通過近場探頭，將這些電磁線感應(yīng)成電壓，然后做出頻譜圖，我們就知道這個位置的電磁干擾分布的頻率和相對強(qiáng)度了。

電磁輻射最常見的產(chǎn)生方式是導(dǎo)體中電流的突變或者電壓的驟升，輻射的路徑通過PCB走線，器件的引腳，連接器或者是其它的金屬介質(zhì)，包括機(jī)箱，機(jī)架或者是產(chǎn)品的外殼。電磁輻射實(shí)際上是指電場和磁場的相互作用，相互影響。它常常被這樣描述：正交時變的電場和磁場的傳播，如下圖所示。

近場探頭感應(yīng)到的電磁信號經(jīng)過放大調(diào)理后，就可以輸入給頻譜分析了。一般會有大小不同的近場探頭，大一些的因?yàn)榭梢匀M(jìn)來的電磁場更多，所以會更靈敏，但是因?yàn)榇?，所以不能更精確的定位，小一點(diǎn)的近場探頭雖然會稍微沒有大的靈敏，但是能更精確的定位位置。

對信號進(jìn)行頻譜分析其實(shí)用兩種主要的方式，一種是掃頻式的，這種不是實(shí)時的，是對各個頻譜點(diǎn)分別進(jìn)行掃描和取值然后組成一幅頻譜圖，優(yōu)點(diǎn)是可以做到很高的頻率范圍，一般是幾個G的頻譜范圍。另一種是實(shí)時的，就是使用示波器的FFT功能直接對信號進(jìn)行實(shí)時的頻譜分析，優(yōu)點(diǎn)是反映很快，缺點(diǎn)是能分析的頻譜范圍受限于示波器本身的采樣率和帶寬。

我們推薦使用的是第二種方式，因?yàn)榈诙N性價比比較高。我們大部分的電路中的干擾，其實(shí)都是在幾M甚至幾十M，100M以上的噪聲干擾基本上不常見，除非是射頻電路才會考慮更高的干擾。而且，使用示波器組成EMI測試系統(tǒng)還可以在不用的時候不耽誤作為示波器使用。

關(guān)于示波器如何使用FFT的頻譜功能，我們之前做過一期文章，我把鏈接放在下面，這里就不具體討論了。

FFT頻譜分析介紹：https://www.bilibili.com/read/cv6448240

使用E01模塊可以快速地識別問題，有效地節(jié)約時間和經(jīng)濟(jì)成本，測出的干擾頻譜可以在你下一款產(chǎn)品進(jìn)行EMC測試時提供很有價值的參考。

需要注意的是，這樣的EMC測試可以幫助硬件工程師高性價比地識別和解決可能會阻礙EMC認(rèn)證的問題，并不能完全替代認(rèn)證實(shí)驗(yàn)室的EMC合規(guī)測試。

具體操作演示可以參考視頻：

視頻中使用LOTO的OSCH02示波器搭配E01模塊對裝了外殼和不裝外殼的同一款電路板進(jìn)行了EMC測試，并且分析了問題，OSCH02的模擬帶寬是100M，所以這個搭配的系統(tǒng)可以檢測PCB板上100M以內(nèi)的電磁干擾的情況。