罗德与施瓦茨示波器在混合信号电源设计的应用
电力电子电路不仅要具备主要功能，通常还需提供其他重要功能，例如能够连接子�？橐月阆低成杓埔�。因此，电源设计涉及和微控制器的总线通信。设计容易变得更加复杂，可能会对传导发射测量造成不利影响。有时候，这些辅助功能会产生偶发性发射，导致难以查明和隔离发射源。具备快速 FFT 分析功能的仪器能够有效查找这些偶发性事件。
R&S?MXO 5 系列示波器
您的任务
在有刷直流电机的电机驱动器等电源设计中，模拟和数字电路在同一个印刷电路板上共存。设计人员必须考虑这种复杂问题，尤其是电源线上的传导发射。如果印刷电路板设计不正确，微控制器的时钟信号或 SPI 等总线通信会导致发射。总线活动有时并不连续出现，通常会被其他外部系统控制器触发。测量电源线上的传导发射时，这些总线活动一般会导致频谱中出现偶发性事件。示波器是用于在开发过程中调试传导发射的标准仪器。但是，如要检测频谱中的偶发性短暂事件，具备标准 FFT 功能的示波器有所局限性。这主要是因为示波器需要进行长时间的计算，才能显示 FFT 频谱。计算 FFT 频谱时，可能会遗漏罕见的偶发性短暂事件。查明和隔离发射源，需要更快的 FFT 性能。
图 1：调试传导发射。
罗德与施瓦茨解决方案
R&S?MXO 5 系列示波器能够测量频谱，并快速深入分析传导发射，非常适合这种具有挑战性的任务。借助快速 FFT 功能，用户能够以 45 000 FFT/s 的速率采集频谱。结合使用低噪声模拟前端时，用户可以高效准确地检测罕见事件。
此外，FFT 不受时域设置影响，非常有益于 EMI 调试。标准 FFT 功能的 FFT 更新率会由于分辨率带宽而大幅降低。此外，近场探头可用于确定系统中的噪声源。这也需要利用快速 FFT。要进行稳定且可重复的测量，需要使用人工电源网络 (AMN)。
应用
使用连接有刷直流电机的全集成式半桥驱动器显示传导发射频谱中的偶发性事件。此被测设备（见第一页的图 1）为电源部分提供两个半桥，并且可以通过 SPI 总线进行配置。微控制器连接至总线，用于监测驱动器状态以及控制电机的速度和方向。CAN 总线和系统外部的模块进行通信。
查找根源
此流程可以分为三步：
第 1 步：激活余晖模式（突出显示任何不常见的异常事件），根据 CISPR25 等所需标准执行传导发射测量
第 2 步：使用不同尺寸的合适电磁近场探头查找并定位根源（查找和特定电路板功能相关的发射）
注意：应始终激活余晖模式以显示非周期性事件
第 3 步：确定频谱和特定功能之间的相关性后，关闭无限余晖模式；触发可能是事件根源的信号（测量将确认是否猜测正确，或是否需要重复进行第 2 步）
图 2：电源线上的传导发射测量。
测量示例
图 2 显示有刷电机应用的电源线上的传导发射测量结果。快速 FFT 结合激活的余晖模式，能够检测到导致整个频谱中出现强发射的罕见事件。噪声包络（参见白色箭头指示的浅黄色区域）显示宽带噪声源（例如总线通信或时钟信号）造成的典型特征。完成传导发射测量后，使用近场探头在印刷电路板上靠近微控制器旁边 SPI 数据轨迹的位置发现具有相似特征的发射。由此推测 SPI 活动可能是根源。
图 3：传输 SPI 数据时的 EMI 频谱。
可以通过最后一步进行确认（见图 3）。在此测量中，标准触发模式激活，并使用无源探头测量 SPI 通信端口（通道 3）。频谱会同时显示。结果表明，一旦控制器和接收机开始 SPI 通信（触发事件），显示屏上会出现强宽带发射。SPI 总线活动产生发射并反射到电源线的传导发射中；了解详细信息后，可以定义活动以限制这种发射。
总结
混合信号应用中可能出现偶发性发射，R&S?MXO 5 系列示波器非常适合验证这种应用的传导发射。结合高达 45 000 FFT/s 的快速 FFT 功能和低噪声模拟前端，用户能够在混合信号电源设计的频谱中发现所有罕见的异常问题。
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