Soluzioni di testing per il debug EMI

Tutti i dispositivi chi più chi meno emettono campi elettromagnetici e trasmettono tensioni e correnti indesiderate attraverso le loro linee di collegamento. Al fine di evitare tali interferenze elettromagnetiche (EMI) che possano influenzare le operazioni di altri dispositivi, sono state stabilite delle normative per le emissioni elettromagnetiche. In fase di progettazione e sviluppo, le varie analisi dei problemi EMI rappresentano un fattore chiave di successo per i prodotti da immettere sul mercato a tempo debito. Le soluzioni FFT e oscilloscopi digitali permettono l’analisi di questi problemi con l’ausilio di sonde di corrente per localizzare e analizzare le emissioni irradiate indesiderate e le correnti di disturbo, con l'obiettivo di ridurle sviluppando soluzioni efficaci in termini di design. In questo articolo faremo delle considerazioni generali riguardanti le varie soluzioni di debug nell’ambito dei problemi EMI con le principali strumentazioni elettroniche.

Introduzione

L'impatto crescente della microelettronica, la sensibilità e l'applicazione a basso costo si fanno sentire in tutti i mercati quali consumer, industriale, automotive, ecc. Mentre ci sono differenze significative nella progettazione e l'utilizzo di prodotti per questi mercati, le suscettibilità indotte sugli stati possono compromettere le funzionalità del sistema. In particolare, cambiamenti inattesi degli stati relativamente agli interrupt o ingressi, segnali di clock che possono causare problemi operativi sul design, oltre al mancato adempimento alle normative per la compatibilità elettromagnetica (EMC).  I problemi EMC / EMI possono essere classificati principalmente come correnti relative o tensioni-correlate in situazioni di differential-mode e common-mode legate al campo magnetico (corrente) ed elettrico (tensione).  Uno dei problemi comuni di compatibilità elettromagnetica è rappresentato dall’alimentazione, con l’impiego quindi di circuiti o componenti di disaccoppiamento per stabilizzare il comportamento del microcontrollore (MCU) e ridurre al minimo le emissioni rumorose.  Le emissioni irradiate possono avvenire in seguito ad una fonte d’interferenza che genera un livello sufficiente per produrre un disturbo in un’ampia gamma di frequenza; oppure quando esiste un meccanismo di accoppiamento che trasmette da una zona ad un’altra segnali di disturbo; oppure in un’ultima analisi quando un elemento emettitore funge da antenna come per esempio gli elementi di piste nei PCB, dissipatori e linee interne di collegamento.  I moderni circuiti digitali utilizzano segnali onda quadra ad alta frequenza al fine di trasmettere informazioni. La trasmissione single-ended è usata tipicamente tra i diversi componenti, anche se quella differenziale è impiegata nel caso di elevate velocità di clock. Questi dispositivi generano energia elettromagnetica con uno spettro ad alta frequenza. Alcune parti di un circuito, come i convertitori di tensione switching che si basano su operazioni di commutazione, possono anche agire come fonte di interferenza con un certo numero di armoniche ad alta frequenza.  Sebbene l’ampiezza delle armoniche diminuisca con la frequenza, esse svolgono un ruolo importante rappresentando delle emissioni irradiate indesiderate (Figura 1).

Figura 1: Armoniche dispari di un segnale onda quadra r(t).

Figura 1: Armoniche dispari di un segnale onda quadra r(t)

Le emissioni di modo differenziale RF dei circuiti stampati avvengono a causa del passaggio di corrente attraverso percorsi di segnale in cui l'andata e ritorno dei conduttori non vengono instradati insieme, formando così una spira. Il campo magnetico risultante dal circuito conduttore è così proporzionale alla corrente.  Le emissioni di modo comune RF, invece, si verificano a causa di effetti parassiti indesiderati dovuti per esempio ad induttanze nel percorso di ritorno della corrente o asimmetrie durante la trasmissione del segnale. Questo problema è molto comune nei circuiti stampati [...]

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Una risposta

  1. Maurizio Di Paolo Emilio Maurizio 24 novembre 2016

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