近場探棒在維修電路板的應用(near-field probes)

ciko.ciko

目前的電子產品主要為採開關式電源工作,或部分產品利用PWM方式或其他方式來控制AC電源的導通角度,進而達成轉速或加熱器的溫度控制,產商在生產此類產品時或多或少皆會產生EMC/EMI問題,對於此類高頻信號的量測常常需要使用頻譜分析儀及接收天線,我目前已先購入RIGOL DSA815-TG,並再添購近場探棒及其前置放大器中,等實際到貨時,再來與大家分享此類設備的應用.就先請大家欣賞,利用此探棒來作主板的維修示範影片.
網路上也有自製近場探棒的方法,請自行蒐尋.


添購的探棒內容: (包含4隻不同感測範圍的探棒及20dB前置放大器)

SIMON1016

把接收天線結合在探頭上,
所謂...包含4隻不同感測範圍的探棒...是指該   有4隻不同頻率感測範圍的接收天線  

這是電子電路設計工程師(或有專精EMI工程師) 在樣品驗證設計階段,偵錯抓問題時, 才用上

痞酷上的童鞋們若無頻譜分析儀(spectrum analyzer)例如上述  RIGOL DSA815-TG   
若只有示波器 可以 將一般10X 探棒頭  置於 交換式電源 那個高頻變壓器 如下圖紅標區
(探頭要有圖中塑料套-避免誤觸線路   ,,     探棒要接地嗎..  可以試試接與不接)


當你看到 探入和移開後  的變化,
就會知道圖左那個高頻變壓器 , 為何要纏繞一圈銅箔帶!!

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若是童鞋們  很有錢  示波器有 20GHz 頻寬以上  
不要照我說的這樣子玩  示波器 輸入前端模組  會被靜電打死 !!

scottwang

SIMON1016 發表於 2015-9-28 11:02 PM
把接收天線結合在探頭上,
所謂...包含4隻不同感測範圍的探棒...是指該   有4隻不同頻率感測範圍的接收天線 ...

你箭頭所指的地方好像是空空的?

SIMON1016

scottwang 發表於 2015-9-28 10:58 PM
你箭頭所指的地方好像是空空的?

就是空的間隙
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近場   近的意思是說:   接近 而不接到電路上;     場就是電場囉!
探入空的間隙區 感應變壓器洩漏的電場

scottwang

SIMON1016 發表於 2015-9-29 12:02 AM
就是空的間隙

所以你是要測它的磁場?

scottwang

SIMON1016 發表於 2015-9-29 12:02 AM
就是空的間隙
----------------
近場   近的意思是說:   接近 而不接到電路上;     場就是電場囉!

用測棒夾一條短導線,像釣魚一樣去檢查,會不會更方便 ... {:14_1483:}

wish

的確是長知識了，我並不是在做維修業，印象中也沒有看過維修業有人有頻譜分析儀，我也沒有看過近場探棒這種東西，期待版大拿到貨後展示給大家看看。

SIMON1016

scottwang 發表於 2015-9-28 11:33 PM
用測棒夾一條短導線,像釣魚一樣去檢查,會不會更方便 ...

那附近 電壓高 搞壞了別哭   
所以特別說明戴上 安 全 塑料套

圖裡那個套子已經是無接地屏閉

沒中文鍵盤  打中字很累   不扯了下線

scottwang

SIMON1016 發表於 2015-9-29 12:45 AM
那附近 電壓高 搞壞了別哭   
所以特別說明戴上 安 全 塑料套

哪有那麼多coco可以燒啊.
難道你沒有玩過這種小天線?

scottwang

wish 發表於 2015-9-29 12:37 AM
的確是長知識了，我並不是在做維修業，印象中也沒有看過維修業有人有頻譜分析儀，我也沒有看過近場探棒這種 ...

在示波器上,竟然有您沒有玩過的?  ... :sam10 ... n_150|

人客啊,大家趕快來看喔 ... :sam13

duke83

以前沒有這種套件時都是自己 DIY 來用，我用到的機會不多。

如果測試線是 SMA 的就找來 SMA 母座，再用漆包線彎成圓形焊在 SMA 母座兩端。
漆包線圓天線可以做幾種不同直徑的來配合不同的頻率測量。
配合頻譜分析儀一下子就能抓到最高的幾個不同頻率的諧波。

示波器探棒也能用，將探棒上的地線夾到測試棒尖端上，這也是 Loop Antenna，但頻率範圍會受其本身限制。
頻譜分析儀的感度與頻寬比高端示波器好上太多，示波器只能看到有無雜波，而頻譜分析儀可以顯示所有的雜波成分，再根據頻率與計算去追查來源。

如果沒有配合那個 20dB 的主動放大器使用，不同直徑大小的圓天線都有其適合的諧振或感應頻率。
有了這個高阻抗輸入的放大器就成了 Active Antenna，天線的大小跟頻率就沒什麼關係純粹只是感度大小。

但也不是所有場合都適用這個放大器，電場太強就不適合，放大器一飽和後就無法觀測到正確的電波了。
接收放大器的 IP3 （3rd-Order Intercept Point）規格就是重要指標。

有個朋友在南部做維修業就有頻譜分析儀在用，他是專做無線電話維修，以前南部的通訊同行都會拿給他，但是現在已經沒有這個市場需求了。
射頻儀表是進入高頻電路的門檻所以少人擁有，前陣子我也看了DSA815-TG 這台 1.5GHz 又帶循跡輸出的竟然不用人民幣萬元。
RIGOL 儀器這麼親民希望有更多技術者能夠擁有，台灣儀表廠商真的很危險了。

ciko.ciko

SIMON1016 發表於 2015-9-28 11:02 PM
把接收天線結合在探頭上,
所謂...包含4隻不同感測範圍的探棒...是指該   有4隻不同頻率感測範圍的接收天線 ...

根據S大的導引,此探棒的前端圓形直徑寬度,的確是和接收頻率與感度相關,即直徑越寬頻寬越窄,但感度較高,反之亦然.(大範圍的偵測適合採用寬直徑探棒,而小範圍的偵測,則適合採用窄直徑探棒),這可從下方影片中的校正曲線中得出.最後感謝眾前輩們的加入討論,使得本文內容越加豐富.

wish

scottwang 發表於 2015-9-29 01:45 AM
在示波器上,竟然有您沒有玩過的?  ...  ...

人客啊,大家趕快來看喔 ...  ...

哈！不知道就不知道，沒看過就沒看過，這沒有什麼丟臉啊！我也不可能都看過或用過全部的儀器是吧！
我是有頻譜分析儀，不過這是較早年的事了，我應該跟大家說過以前我也接過射頻擴大器(俗稱烏龜)、Tuner及遙控器的事才對！那些都要用到頻譜分析儀，後來我的頻譜分析儀就轉賣給同行了，不過我還有一台Tektronix RFM 150。









Tektronix RFM 150主要是在做CATV 訊號的分析的，大家看到CATV 或許想到現在沒用了，不過設計高檔儀表的人腦筋不是孔姑麗，雖然"主要"的功能現在或許用不到，不過它也可以加購外接專用治具擴展測量其它用途，包括EMI / EMC、電場強度分析數位載波都有，Tektronix RFM 150有Spectrum Mode，也就是頻譜分析模式，對一般的要求都足夠，最方便的是它有電池，要"帶出場"就方便多了。

這台Tektronix RFM 150原本是借給同行的，我退休前同行還我時不知道有沒有連同Adapter 及治具一起還我？我一時找不到這些東西，所以只能貼這樣給大家看，等我找到再實地測試給家看好了。

我知道又有會員會問一台多少錢？這個我忘了，不過它的價錢大家應該不會有興趣才對。

scottwang

wish 發表於 2015-9-29 01:06 PM
哈！不知道就不知道，沒看過就沒看過，這沒有什麼丟臉啊！我也不可能都看過或用過全部的儀器是吧！
我是 ...

哈哈,不會的當然沒有什麼好丟臉的,只是剛好ciko大丟出這樣你不知道的,我也有非常多非常多沒接觸的.

要講co$co$,我查了像ciko的類似功能的,5支型的要價NT18000,害我嘴巴開得好大,差點合不攏 ... {:14_1473:}

ciko.ciko

scottwang 發表於 2015-9-29 01:50 PM
哈哈,不會的當然沒有什麼好丟臉的,只是剛好ciko大丟出這樣你不知道的,我也有非常多非常多沒接觸的.

要 ...

我是純粹利用空檔打發時間,順便練功,有許多道具多是一時興起買入的,希望對自己在維修或設計領域,能有所長進.
若有興趣歡迎有空過來坐坐並試玩,希望你也能從中獲得學習上的靈感.
正所謂各家武功自有其巧妙之處,眾多師傅願意出手挺立相助,正是本論壇可愛之處.

duke83

RF Explorer 是我現在最常用的頻譜分析儀，便宜、好拿又省電且堪用。

配合電腦使用就能看的比較清楚。

跟老大一樣以前用的幾台大台頻譜分析儀，在不用時趁著還有價值時拿去換現金了。
現在偶而要用時就去跟客戶借，手邊只留這台攜帶型的來看電場強度，再配合我上面說的感應天線（線圈）也是可以在板子上抓 EMI 的問題。
買整套的近場探棒與自製探棒的結果差異不大，都是比較值而不是有公信的測試值，只是要抓哪個元件或哪段銅箔發出來的 EMI 比較大。

真正的 EMI / EMC 測試要花上許多錢，上百萬的頻譜分析儀不說，還要有帶測試圖表的全頻帶測試天線，且都得在電波暗室內操作才行。
這種小道具的確可以協助工程人員降低 EMI 的數值而容易通過 EMI / EMC 的測試。
以經驗來說 EMI 的問題常常出在 Lay-Out，只要經過有經驗的 RF 工程師一改就能大幅降低，尤其是數位微處理器電路是最大的干擾來源，交換式電源也是。

SIMON1016

頻譜分析儀這東西很有趣,上次 方波and傅立業變換那篇 也有約略牽扯到方波頻譜
方波信號的認識與組成
http://bbs.pigoo.com/thread-56537-1-1.html
(出處: 痞酷網_PIGOO)

有時候可以看看PC主機BIOS 開啟/關閉  展頻 (SSC－spread spectrum clock)
http://www.fujitsu.com/tw/Images/p13-16.pdf
CPU /DDR 之間附近的EMI  在 頻譜分析儀觀察到變化

展頻技術應用在PC領域我記不得了  
可以確定的是PC大廠就靠它, 將金屬機殼大量簡化成塑膠機殼 的那個年代

而有些交換式電源控制晶片也有引入展頻技術,
將主振頻率做出類似展頻效果, 使主振頻率做出小範圍頻率游動
進而高次諧波頻率(EMI輻射雜訊頻率)游動不在固定點,
EMI 同一頻率點累積能量得以降低, 進而減少使用抑制元件 達到成本降低目的.

ciko.ciko

SIMON1016 發表於 2015-9-30 11:11 PM
頻譜分析儀這東西很有趣,上次 方波and傅立業變換那篇 也有約略牽扯到方波頻譜
方波信號的認識與組成
http:/ ...

SSC的技術有些複雜,只看功能的確是能有效降低EMI,但不是很了解的是,一旦主振頻率變成漂移式,CPU是如何配合此頻率,而跟著作內部計時的同步變動?

SIMON1016

EMI 用到的展頻SSC技術  多半只是將主頻做+/-5 %範圍小幅移動(有的才3 %)
即使這樣也會有造成系統當機危險(尤其是加快 +5%時) 是超頻時造成系統不穩
這時網眼圖多看看 安全區間夠不夠

因此變動有 分幾種模式 固定順序跳躍/隨機跳躍  有的還可以限制 -5%~ 0%之間 變動(僅向下5% VS 上下5%)