大多數(shù)電子產(chǎn)品必須通過電快速瞬變（EFT）和靜電放電（ESD）標(biāo)準(zhǔn)測試。EFT 和 ESD 是兩種突發(fā)干擾。EFT信號的單脈沖峰值電壓可達4kV，上升沿為5ns。另一方面，在上升時間為 1ns 的接觸放電測試中，ESD 信號的峰值電壓可高達 8kV。兩種類型的突發(fā)干擾都具有爆發(fā)性、高電壓和廣譜性。

因此，當(dāng)干擾脈沖從外部耦合到設(shè)備內(nèi)部時，同時監(jiān)控設(shè)備的工作模式就顯得尤為重要。如果設(shè)備沒有通過標(biāo)準(zhǔn)測試，測試本身無法提供任何可行的解決方案。

為了確定被測設(shè)備容易受到突發(fā)干擾的位置，需要提前進行信號測量。然而，使用示波器可能會導(dǎo)致內(nèi)部干擾發(fā)生變化。將金屬導(dǎo)體探頭連接到示波器可能會產(chǎn)生額外的干擾電流路徑，影響測試結(jié)果并導(dǎo)致難以定位ESD或EFT相關(guān)問題。

EFT/ESD 干擾

在進行 EFT/ESD 抗干擾測試時，應(yīng)對電源線、信號線或外殼施加相應(yīng)的突發(fā)干擾。

圖1：將金屬導(dǎo)體探頭連接到示波器可能會產(chǎn)生額外的干擾電流路徑。

干擾電流可能通過電纜或外殼流入EUT的內(nèi)部電路并削弱其性能。電子產(chǎn)品的抗干擾特性取決于IC的敏感性和PCB設(shè)計。可以準(zhǔn)確定位電路中易受EFT/ESD信號影響的位置。敏感點的形成可能是由 GND/VCC 的形狀或所使用的 IC 類型引起的。當(dāng)干擾電流流向低阻抗電源系統(tǒng)時，就會發(fā)生 EFT/ESD。

干擾電流可以直接進入GND系統(tǒng)并通過線路連接從另一個位置耦合出來——它可以進入GND系統(tǒng)并通過金屬塊（例如外殼）的電感應(yīng)以電場方式（場束）耦合出來。如下圖 2所示，干擾脈沖電流 (I) 通過電纜或電容器穿透 PCB。

干擾電流產(chǎn)生電場干擾（電場強度E）或磁場干擾（磁場強度B）。磁脈沖場 ( B ) 或電脈沖場 ( E ) 主要影響 PCB。敏感點通常是由磁場或僅由電場引起的。我 流入設(shè)備。 由于旁路電容的存在和內(nèi)部干擾電流（Ii）的減少，一部分 電流（ IA ）離開EUT 。

干擾電流Ii產(chǎn)生的磁場B可能會影響其周圍幾厘米范圍內(nèi)的一些電路模塊。在一般電路模塊中，只有少數(shù)信號線容易受到B場的影響。注意，磁場不僅由電源線和排線的干擾電流產(chǎn)生，而且還由旁路電容（C）的電流路徑以及內(nèi)部GND和V CC的電流產(chǎn)生，這會擴大干擾。范圍。

圖2：干擾脈沖電流通過電纜或電容器穿透PCB。

流經(jīng)電源系統(tǒng)的干擾電流會產(chǎn)生非常強烈的頻譜電動勢，會對周圍幾厘米內(nèi)的IC或信號線產(chǎn)生干擾。干擾電流路徑周圍存在易受影響的信號線或設(shè)備（例如復(fù)位信號、片選信號或晶體）可能會導(dǎo)致系統(tǒng)變得不穩(wěn)定。

一般來說，敏感點的數(shù)量有限。您可以通過應(yīng)用一些解決方案來檢測它們并提高產(chǎn)品的抗干擾性能。

為了確定EUT在EFT/ESD測試中失敗的原因，我們首先應(yīng)該定位系統(tǒng)中突發(fā)干擾的當(dāng)前路徑，并找出該路徑周圍存在哪些易受影響的信號線和器件（敏感點）。然后我們應(yīng)該改進接地系統(tǒng)，改變電流路徑，或者移動易受影響的信號線和器件的位置，以盡可能小的成本解決EFT/ESD問題。

E1抗擾度

由于EFT/ESD信號電壓高、頻譜寬，使用傳統(tǒng)的示波器和頻譜分析儀很難測量干擾電流的路徑。E1抗擾度開發(fā)系統(tǒng)專門用于測量EFT/ESD并解決相關(guān)問題。

E1系統(tǒng)由四個基本部分組成： SGZ21，提供突發(fā)干擾信號源；MS02瞬變磁場探頭；電場和磁場源組；以及IC傳感器。

SGZ21。SGZ21產(chǎn)生的連續(xù)干擾脈沖與EFT/ESD的干擾脈沖類似，上升沿時間為2ns，下降沿時間為10ns。脈沖中包含的能量比EFT/ESD脈沖小，因此可以將干擾耦合到EUT內(nèi)部PCB而不損壞任何元件。

圖3：E1抗擾開發(fā)系統(tǒng)組成圖。

SGZ21輸出的脈沖信號具有連續(xù)變化的脈沖幅度，統(tǒng)計平均分布峰值為0～1500V。該方法可以特別快速地評估模塊與傳感器的抗擾度。為此，發(fā)生器中包含一個帶有光輸入的計數(shù)器。

SGZ21 具有電氣隔離（無 PE 參考）和對稱輸出。干擾脈沖以交替極性電容耦合。這允許多種耦合不變量，例如：

1. 通過將兩個發(fā)生器輸出直接連接到 EUT 的 GND 系統(tǒng)，可以通過 GND 系統(tǒng)的各個部分饋送干擾電流。

2. 干擾電流可以注入GND并通過VCC返回。

3. 干擾電流可以注入變壓器、發(fā)射器或光耦合器的初級側(cè)并通過次級側(cè)返回。

瞬態(tài)磁場探頭MS02。流經(jīng) EUT 的干擾電流會產(chǎn)生磁場。根據(jù)磁場的強度和方向可以確定干擾電流的分布。

MS02瞬態(tài)磁場探頭是無源的，如果通過光纖連接到SGZ21計數(shù)器的輸入端，則可以根據(jù)計數(shù)器的讀數(shù)來檢測爆發(fā)電動勢的相對強度。如果檢測到磁場脈沖，MS02將發(fā)出光脈沖，可以從SGZ21計數(shù)器中讀??；讀數(shù)值與平均磁強度成適當(dāng)比例。

由于只能檢測到穿過探頭回路的磁力線，因此我們可以旋轉(zhuǎn)探頭以獲得計數(shù)值，在該值下我們可以檢測到磁力線的方向。磁力線方向確定后，就很容易檢測出干擾電流的方向。

電場和磁場源組。 將信號源的電輸出更改為 EMF。場探頭組包括不同形狀和尺寸的磁場和電場探頭，分辨率小于1毫米。它們可以連接到SGZ21的輸出。為了定位電路敏感點的準(zhǔn)確位置，我們應(yīng)該向接地系統(tǒng)、電源系統(tǒng)、集成電路、引腳、分立元件、關(guān)鍵電線電纜和連接器注入干擾。

使用SGZ21信號源和瞬態(tài)磁場探頭找到干擾電流的路徑后，我們還可以使用探頭判斷是否有易受影響的信號線或設(shè)備；如果是設(shè)備，我們必須檢查它是設(shè)備的哪個引腳。E1中的一些場源可以產(chǎn)生磁場，而另一些場源可以產(chǎn)生電場，因此我們可以確定EUT容易受到哪種干擾場的影響。

用于磁敏度檢測的 IC 傳感器。 IC 傳感器專為評估電路修改的有效性而設(shè)計。它可以誘發(fā)突發(fā)干擾對數(shù)字邏輯的影響，甚至可以通過光纖將干擾情況傳輸?shù)接嫈?shù)器。E1抗擾開發(fā)系統(tǒng)配置了不同類型的EMC傳感器，可以檢測關(guān)鍵信號線、電源、 PCB 上的接地、電纜和連接器。E1抗干擾

E1抗擾開發(fā)系統(tǒng)模擬設(shè)備內(nèi)部的干擾過程。采用不同的方法將干擾電流、電場和磁場直接注入電子模塊。確定PCB的電磁弱點后，我們就可以了解耦合機制并優(yōu)化設(shè)計。

由于系統(tǒng)無法按照一定標(biāo)準(zhǔn)進行兼容性測試，建議對EUT進行標(biāo)準(zhǔn)的抗干擾測試，以確定并分析問題根源。因此，我們可以使用 E1 在產(chǎn)品開發(fā)現(xiàn)場評估設(shè)計的修改和改進。我們還可以在標(biāo)準(zhǔn)抗干擾測試下重新顯示功能故障，然后確認和評估路徑耦合I/O。

以下是使用 E1 抗擾度開發(fā)系統(tǒng)測量和定位 EFT/ESD 的一般步驟：

步驟#1：檢查EUT 的每個電路模塊。這包括作為單個 PCB 塊、PCB 之間的互連電纜以及PCB 內(nèi)的電路功能模塊。取一塊PCB或電路的一部分，直接向該模塊的GND注入干擾。

步驟#2：通過連接兩個極來注入干擾。 將SGZ21信號源的兩個輸出分別連接到電路模塊的GND，以確定其是否容易受到磁場的影響。如果在此模式下EUT出現(xiàn)預(yù)期的功能故障，我們可以斷定存在一些敏感點，這些敏感點對GND兩個節(jié)點之間的干擾電流路徑周圍的磁場敏感。

步驟#3：在單極連接模式下注入干擾。將SGZ21信號源的 一個輸出端口連接到電路模塊的GND，另一個連接到EUT外殼——可以使用電場源來模擬外殼。然后我們可以找出它是否對電場敏感。

在單極連接下，功能故障可能是由EUT和場源探頭（在電場中）引起的，或者電流流向電場產(chǎn)生磁場，該磁場耦合到信號環(huán)路并引起故障。

為了區(qū)分它們，我們必須在EUT的GND和附近的金屬物體之間建立一個非常短的低阻抗連接，以排除電場的影響；如果給定的功能故障沒有發(fā)生，我們可以斷定它是由電場或磁場引起的。

步驟#4.通過廣泛的故障定位和電路的敏感特性來確認敏感點。 您可以通過瞬態(tài) EMF 探頭測量 EUT 內(nèi)部爆發(fā)磁場的相對強度和干擾電流的方向。

使用該裝置，您可以在檢測到模塊故障并測量電流路徑后，發(fā)現(xiàn)EUT內(nèi)哪里存在突發(fā)磁場，EUT內(nèi)部干擾電流是如何產(chǎn)生的，是否存在干擾電流場源。首先根據(jù)之前的測量結(jié)果選擇場源，決定采用磁場還是電場。

步驟＃5。根據(jù)檢測到的“電流路徑”，沿著干擾電流方向的路徑向EUT注入干擾。 E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)配備了九種不同分辨率的場源。

選擇場源時，由大面積到小面積進行；選擇強度時，緩慢移動探頭，從遠處接近EU，以確認敏感點的位置。

步驟#6：修改電路以提高EUT的抗干擾性能。E1抗干擾開發(fā)系統(tǒng)中應(yīng)用的先進脈動率測量可以幫助及時評估電路修改的有效性。在脈動率測量中，需要SGZ21發(fā)生器和傳感器。SGZ21 生成峰值電平低色散的無序脈沖信號。

因此，需要一個發(fā)生器來確保與計數(shù)器同步。例如，一旦在信號線上檢測到任何干擾，EUT 內(nèi)部用于監(jiān)控易受影響的信號線的傳感器將發(fā)出光脈沖。SGZ21 計數(shù)器將指示光脈沖。在完整的交替信號序列（1s）中檢測到的光脈沖的計數(shù)值代表干擾閾值的位置——EUT的敏感性。

如果在一個完整的交替脈沖序列中檢測到11個脈沖，則干擾閾值為u1。這意味著如果注入電壓為u1的突發(fā)干擾，該區(qū)域就會受到干擾。如果檢測到三個脈沖，則干擾閾值為u3 。檢測到的脈沖越少，模塊的設(shè)計就越好。一個代表性的應(yīng)用是測量濾波器的波形。

將SGZ21產(chǎn)生的干擾電流注入EUT，測量對EUT的干擾信號，同時讀取SGZ21計數(shù)器上的計數(shù)值。修改濾波器后再次測量并比較兩次測量結(jié)果，您可以看到您的設(shè)計修改是否有效。

步驟#7：進行抗擾度測試時，快速檢測EUT內(nèi)部的功能故障。 EUT 的問題通常從外部看不出來，需要一段時間后才會被發(fā)現(xiàn)。例如，即使EUT內(nèi)部的處理器被凍結(jié)，屏幕上仍然顯示正常信息。為了有效定位故障，需要使用S31傳感器來提供EUT功能的相關(guān)信息。

我們可以用它來監(jiān)控看門狗開路的后置觸發(fā)信號和片選信號來管理EUT的工作模式。脈沖計數(shù)器可用于判斷設(shè)備是否正常工作。

您還可以將光纖輸出連接到光纖接收器，后者將光信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?，然后連接到示波器進行觀察和分析。功能故障 總線系統(tǒng)或接口

中的數(shù)據(jù)流總能反映系統(tǒng)的運行狀態(tài)。然而，通過示波器或邏輯分析儀進行監(jiān)控可能既耗時又昂貴。確定系統(tǒng)運行狀態(tài)的一種更快、更簡單的方法是使用 SGZ21 計數(shù)器。

由于數(shù)據(jù)的內(nèi)容是可變的，并且計數(shù)器與數(shù)據(jù)包不同步，因此計數(shù)器上的值會發(fā)生變化。但是，它仍然可以反映EUT的工作模式，以便工程師評估設(shè)備的工作模式。

例如，EUT復(fù)位后，記錄的值代表重新啟動時的工作模式。這樣，工程師可以在傳輸數(shù)據(jù)時查看EUT是否已重置或是否需要重新發(fā)送。它們還可以檢測免疫測試過程中由干擾引起的其他問題。

如果干擾脈沖出現(xiàn)在EUT程序的關(guān)鍵階段（例如接口傳輸數(shù)據(jù)時），則可能會出現(xiàn)功能故障。功能故障的發(fā)生頻率取決于EUT的結(jié)構(gòu)。因此，為了避免或地減少EUT的功能故障，我們在進行測量時必須確保有足夠的時間并且電壓電平正確。

如果我們在EUT內(nèi)部安裝傳感器，特別是在干擾閾值與時間無關(guān)的位置，我們可以將傳感器的計數(shù)值作為敏感性的參考。該方法專門用于評估濾波器和屏蔽的效果。

IC 對干擾的敏感性與傳感器不同。因此，隨著干擾電壓的增加，EUT 可能會遇到干擾，而換能器卻不會，反之亦然。在這種情況下，我們必須建立EUT和傳感器之間的干擾閾值關(guān)系；只有當(dāng)我們修改屏蔽或濾波器時，相對關(guān)系才穩(wěn)定。

使用傳統(tǒng)方法很難測量EFT/ESD等突發(fā)、高壓和廣譜干擾。如果電子產(chǎn)品遇到EFT/ESD相關(guān)問題，工程師可以依靠以往的經(jīng)驗來解決。E1抗擾度開發(fā)系統(tǒng)為工程師提供了一種新的有效測量方法，可以幫助定位電路中的敏感點。通過設(shè)計修改，EUT可以以盡可能低的成本通過相關(guān)的EMC標(biāo)準(zhǔn)測試。