【導(dǎo)讀】在電源管理芯片、隔離芯片等模擬集成電路中，很多電路元件之間(如變壓器、功率管等)以及導(dǎo)線上都會不斷地產(chǎn)生各種電流電壓的變化(即dv/dt 節(jié)點(diǎn)和高 dI/dt 環(huán)路)，以及受高頻寄生參數(shù)的影響，這些元件通過電磁感應(yīng)效應(yīng)不斷地產(chǎn)生各種電磁波，經(jīng)電源線傳導(dǎo)或形成天線效應(yīng)對外輻射，影響到正常的電路功能，導(dǎo)致設(shè)備性能下降、通訊中斷或故障，甚至對周圍其它敏感電子設(shè)備正常工作造成嚴(yán)重干擾，重則會引發(fā)事故。如電源管理芯片等模擬IC器件，因其高靈敏度、系統(tǒng)集成度及布線布局設(shè)計(jì)等因素，極易受到EMI(電磁干擾)的影響。
背景
在電源管理芯片、隔離芯片等模擬集成電路中，很多電路元件之間(如變壓器、功率管等)以及導(dǎo)線上都會不斷地產(chǎn)生各種電流電壓的變化(即dv/dt 節(jié)點(diǎn)和高 dI/dt 環(huán)路)，以及受高頻寄生參數(shù)的影響，這些元件通過電磁感應(yīng)效應(yīng)不斷地產(chǎn)生各種電磁波，經(jīng)電源線傳導(dǎo)或形成天線效應(yīng)對外輻射，影響到正常的電路功能，導(dǎo)致設(shè)備性能下降、通訊中斷或故障，甚至對周圍其它敏感電子設(shè)備正常工作造成嚴(yán)重干擾，重則會引發(fā)事故。如電源管理芯片等模擬IC器件，因其高靈敏度、系統(tǒng)集成度及布線布局設(shè)計(jì)等因素，極易受到EMI(電磁干擾)的影響。
開關(guān)速度更快、上升沿陡峭，加劇了EMI的問題。
測試需求
基于安全性的考慮，如汽車、醫(yī)療電子等行業(yè)對電磁干擾有著嚴(yán)格的要求。電磁兼容性（EMC）標(biāo)準(zhǔn)的合規(guī)性，對于各制造商而言都是一項(xiàng)非常重要的任務(wù)，這與產(chǎn)品開發(fā)成本和上市時(shí)間息息相關(guān)。以新能源汽車行業(yè)為例，隨著碳化硅等新半導(dǎo)體技術(shù)的引入，功率比以往更高，高頻開關(guān)器件更多，主機(jī)廠對各供應(yīng)商所供零部件的EMC性能要求也變得越來越苛刻。為了最終確保電動車輛整車電磁兼容性，并使整車輻射發(fā)射滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，國際標(biāo)準(zhǔn)CISPR 25和中國標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18655—2018對電動車輛高低壓零部件在150kHz～108MHz頻段的傳導(dǎo)發(fā)射和150kHz～2.5GHz頻段的輻射發(fā)射規(guī)定了限值要求和測量方法。
但是電磁兼容認(rèn)證測試成本高且測試過程繁瑣，往往要求設(shè)計(jì)人員進(jìn)行多次設(shè)計(jì)、整改和測試，造成產(chǎn)品上市延誤。因此，工程師在設(shè)計(jì)階段非常有必要進(jìn)行預(yù)一致性測試，改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)，確保后期產(chǎn)品通過電磁兼容認(rèn)證通過率。
測試方法
標(biāo)配的SpectrumView頻譜視圖功能
泰克4/5/6系MSO示波器標(biāo)配的SpectrumView既為時(shí)域提供了一個(gè)抽取濾波器，又在每個(gè) FlexChannel 后面為頻域提供了一個(gè)數(shù)字下變頻器。如圖所示的信號采集和處理架構(gòu)，模擬信號經(jīng)過ADC轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，時(shí)域和頻域是并行處理的，使得時(shí)域和頻域捕獲時(shí)間可以獨(dú)立設(shè)置。因此兩條不同的采集路徑可以同時(shí)觀察輸入信號的時(shí)域視圖和頻域視圖，并為每個(gè)域提供獨(dú)立的采集設(shè)置，就像頻譜分析儀一樣發(fā)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)的射頻活動。
噪聲頻譜
不同于頻譜分析儀，4/5/6系MSO示波器頻譜視圖可以使用任何類型的探頭，測量極低頻率的信號，并且支持多通道測量。上圖所示為噪聲頻譜，支持將橫軸設(shè)置為對數(shù)坐標(biāo)。下圖為同時(shí)觀察傳導(dǎo)和輻射噪聲的時(shí)域和頻域。
高級觸發(fā)類型
泰克 4/5/6 系MSO 混合信號示波器具有的RFVT（射頻與時(shí)間相關(guān)）硬件觸發(fā)選項(xiàng)。如圖所示為開啟RF 幅度與時(shí)間波形視圖后觀察到的跳頻信號，可以直觀地看到該信號每隔約 5 毫秒跳頻一次，跳過三個(gè)頻率。RFVT選件支持在該波形的邊沿、脈寬和超時(shí)事件的上進(jìn)行硬件觸發(fā)，更快地捕獲異常。除此以外另還有RF頻率、RF相位與時(shí)間相關(guān)觸發(fā)功能。
干擾源定位
使用4/5/6系 MSO混合信號示波器配合磁場探頭、電場探頭就可以定位噪聲源并分析干擾源類型。頻譜視圖中還支持峰值標(biāo)記、最大/小值保持、平均等功能，方便進(jìn)行對比測試。
下圖為使用高壓差分探頭、電流探頭和近場探頭測量MOSFET的導(dǎo)通瞬間。在頻譜視圖下可同步觀察導(dǎo)通瞬間的頻譜變化情況。
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