CN109406886A - 一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，除了监测所述印制电路板整体对外界干扰的响应外，还监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应。本发明提供的用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，可以在电子设备瞬态共模电磁干扰测试中，获得特定芯片的输出波形，方便分析干扰机理和骚扰的传输特性。通过交叉测量方法将测量误差移除，同时解决了在测试中由于印制电路板地电位在干扰施加过程中随之发生变化造成测量效果重复性较差问题。

Description

一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法
技术领域
本发明涉及电磁干扰测量技术领域，尤其是一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法。
背景技术
随着我国电网的快速发展建设，特高压、智能化引领了新一代电网的发展潮流。电子设备在电网中的应用规模大幅上升。变电站作为电网运行控制的枢纽，汇集了90%以上的电网设备。为了不断提升电网的智能化水平，降低变电站造价，变电站建设呈现两大趋势：一是电子设备越来越多地采用就地化布置，紧邻高压设备，甚至挂接在高压设备外壳上；二是电子设备种类和数量明显增加，如新增电子互感器、智能终端、合并单元、数字计量表计、智能组件等。就地化、智能化在带来益处同时也暴露出不少问题。近年来，变电站中电子设备因受到电磁干扰而失效的案例（不可恢复的硬件故障）明显上升，多次导致变电站强迫停运，危及电网安全，成为制约智能变电站建设的主要瓶颈。大量智能设备运行于高压设备旁或与高压设备集成，复杂的电磁环境是降低智能设备可靠性的重要因素,一是破坏智能设备的绝缘、甚至导致其内部芯片烧毁，形成永久性破坏；二是干扰智能设备正常工作，使其误动作，导致或扩大一次系统故障，造成大规模停电等严重损失。事实上，在变电站电子设备的可靠性问题已长期存在，尤其是安装在一次设备附近的电子设备，可靠性问题尤为突出，这一问题一直没有很好解决。
变电站中的暂态干扰主要包括以侵入波为主要形式的雷击浪涌和以开关操作为主的诸如快速暂态过电压。这些电磁干扰严重地危害设备的安全。为模拟暂态电磁干扰常在实验室进行电快速脉冲群干扰试验、浪涌试验、静电放电试验、阻尼振荡波试验等，但是在以往的试验过程仅注重检测电子设备整体对外界干扰的响应，缺少对印制电路板上单个芯片的监测，不利于分析干扰机理和骚扰的传输特性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，可以在电子设备瞬态共模电磁干扰测试中，获得特定芯片的输出波形，方便分析干扰机理和骚扰的传输特性。
本发明提供了一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，除了监测所述印制电路板整体对外界干扰的响应外，还监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应。
进一步地，监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应的方法包括如下步骤：
将监测设备的第一探头通过连接装置与待测芯片的待测管脚连接，将所述监测设备的第二探头通过所述连接装置与所述待测芯片的模拟接地端连接，获得所述待测芯片的第一输出波形；
将监测设备的第二探头通过所述连接装置与待测芯片的待测管脚连接，将所述监测设备的第一探头通过所述连接装置与所述待测芯片的模拟接地端连接，获得所述待测芯片的第二输出波形；
依据所述第一输出波形和所述第二输出波形分析干扰机理和骚扰的传输特性。
进一步地，依据所述第一输出波形和所述第二输出波形获取第三输出波形，依据所述第三输出波形分析干扰机理和骚扰的传输特性，所述第三输出波形获取方法如下：
Vend=(Vdirect -Vcross)/2;
其中，Vend为所述第三输出波形中的测量值，Vdierct为所述第一输出波形中的测量值，Vcross为所述第二输出波形中的测量值。
进一步地，所述连接装置包括：第一同轴系统、第二同轴系统和第三同轴系统，其中，所述第一同轴系统中的同轴内心一端与待测芯片的待测管脚连接，另一端与所述第二同轴系统的同轴内心连接，所述第一同轴系统的同轴外皮的一端与待测芯片的模拟接地端连接，另一端与所述第三同轴系统的同轴内心连接，所述第二同轴系统和第三同轴系统的同轴外皮均与本地的参考地连接。
本发明提供的用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，可以在电子设备瞬态共模电磁干扰测试中，获得特定芯片的输出波形，方便分析干扰机理和骚扰的传输特性。通过交叉测量方法将测量误差移除，同时解决了在测试中由于印制电路板地电位在干扰施加过程中随之发生变化造成测量效果重复性较差问题。
附图说明
图1 是本发明中连接装置的结构示意图；
图2是本发明中获取第一输出波形时检测设备的接线结构示意图；
图3是本发明中获取第二输出波形时检测设备的接线结构示意图。
图中，1.第一同轴系统，2.第二同轴系统，3.第三同轴系统，Line. 待测芯片的待测管脚，AGND. 待测芯片的模拟接地端，EARTH.本地的参考地。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，除了监测所述印制电路板整体对外界干扰的响应外，还监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应。可以在电子设备瞬态共模电磁干扰测试中，获得特定芯片的输出波形，方便分析干扰机理和骚扰的传输特性。
在测试中，由于印制电路板地电位在干扰施加过程中随之发生变化，造成测量效果重复性较差，为了解决该问题，在芯片级别监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应的方法包括如下步骤：
将监测设备的第一探头通过连接装置与待测芯片的待测管脚连接，将所述监测设备的第二探头通过所述连接装置与所述待测芯片的模拟接地端连接，获得所述待测芯片的第一输出波形；
将监测设备的第二探头通过所述连接装置与待测芯片的待测管脚连接，将所述监测设备的第一探头通过所述连接装置与所述待测芯片的模拟接地端连接，获得所述待测芯片的第二输出波形；
依据所述第一输出波形和所述第二输出波形分析干扰机理和骚扰的传输特性。
该方法能够很好地消除在瞬态电磁干扰施加过程中，由于印制电路板地电位变化引起的测量误差，使得测试结果更加可靠可信。
具体地，依据所述第一输出波形和所述第二输出波形获取第三输出波形，依据所述第三输出波形分析干扰机理和骚扰的传输特性，所述第三输出波形获取方法如下：
Vend=(Vdirect -Vcross)/2;
其中，Vend为所述第三输出波形中的测量值，Vdierct为所述第一输出波形中的测量值，Vcross为所述量探头交叉后第二输出波形中的测量值。
如图2所示，图中CH1为第一次测量示波器探头1的测量值， CH2为第一次测量示波器探头2的测量值，
Vdirect=CH1-CH2=(Line)EARTH+ ErrCH1-(AGND)EARTH -ErrCH2； (1)
Vdirect=(Line-AGND)EARTH + Err ；(2)
同理，
如图3所示，图中CH1为第二次测量示波器探头1的测量值， CH2为第一次测量示波器探头2的测量值，
Vcross=(CH1-CH2)= (AGND)EARTH +ErrCH1-(Line)EARTH- ErrCH2；(3)
Vcross=(AGND-Line)EARTH + Err；(4)
因此将公式（2）与公式（4）相减，
VLINE-VAGND=(Vdirect -Vcross)/2；(5)
其中(Line)EARTH，(AGND)EARTH分别表示芯片管脚对测试系统参考地，芯片管脚地对测试系统参考地电压，ErrCH1，ErrCH2表示两探头各自的自身测量误差，Err表示由于地弹效应引起的系统总误差。
上述连接装置的一可选实施方式中，如图1所示，包括：第一同轴系统1、第二同轴系统2和第三同轴系统3，其中，所述第一同轴系统1中的同轴内心一端与待测芯片的待测管脚Line连接，另一端与所述第二同轴系统2的同轴内心连接，所述第一同轴系统1的同轴外皮的一端与待测芯片的模拟接地端AGND连接，另一端与所述第三同轴系统3的同轴内心连接，所述第二同轴系统2和第三同轴系统3的同轴外皮均与本地的参考地EARTH连接。
本发明提供的用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，可以在电子设备瞬态共模电磁干扰测试中，获得特定芯片在干扰施加过程中输出波形，以便于在芯片级别分析干扰机理和骚扰的传输特性。为消除测试过程中的地弹效应,可以使用本发明的连接装置通过交叉测量探头后做差的方法将测量误差移除，同时解决了在测试中由于印制电路板地电位在干扰施加过程中随之发生变化造成测量效果重复性较差问题。本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (4)

1.一种用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，其特征在于，除了监测所述印制电路板整体对外界干扰的响应外，还监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应。
2.如权利要求1所述的用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，其特征在于，监测所述印制电路板中单个芯片对外界干扰的响应的方法包括如下步骤：
将监测设备的第一探头通过连接装置与待测芯片的待测管脚连接，将所述监测设备的第二探头通过所述连接装置与所述待测芯片的模拟接地端连接，获得所述待测芯片的第一输出波形；
将监测设备的第二探头通过所述连接装置与待测芯片的待测管脚连接，将所述监测设备的第一探头通过所述连接装置与所述待测芯片的模拟接地端连接，获得所述待测芯片的第二输出波形；
依据所述第一输出波形和所述第二输出波形分析干扰机理和骚扰的传输特性。
3.如权利要求2所述的用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，其特征在于，依据所述第一输出波形和所述第二输出波形获取第三输出波形，依据所述第三输出波形分析干扰机理和骚扰的传输特性，所述第三输出波形获取方法如下：
Vend=(Vdirect -Vcross)/2;
其中，Vend为所述第三输出波形中的测量值，Vdierct为所述第一输出波形中的测量值，Vcross为所述第二输出波形中的测量值。
4.如权利要求2所述的用于印制电路板瞬态共模电磁干扰测试方法，其特征在于，所述连接装置包括：第一同轴系统、第二同轴系统和第三同轴系统，其中，所述第一同轴系统中的同轴内心一端与待测芯片的待测管脚连接，另一端与所述第二同轴系统的同轴内心连接，所述第一同轴系统的同轴外皮的一端与待测芯片的模拟接地端连接，另一端与所述第三同轴系统的同轴内心连接，所述第二同轴系统和第三同轴系统的同轴外皮均与本地的参考地连接。
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