资深工程师告诉你如何使用示波器测试EMI辐射干扰

　　典型的测试方法是，到达混响室外的信号被数据采集设备采集，并需要用户自定义软件来确定从ECU输出的CAN总线信号，传感器信号，或者PWM输出是否满足特定的需求。因为有很多信号需要测试，以及有许多测试标准，所以描述测试计划中所有的测试需求的软件开发时间和成本将是非常漫长和昂贵的。将示波器用于EMI测试领域是一个相对来说未被广泛探索的方法，该方法可以将一个阵列的示波器放置于干扰室外，使用多台示波器进行实时分析。因为示波器已经标配了模板测试和参数门限测试能力，所以能够一次性直接执行许多测试需求，而不需要花费大量的软件开发时间。

　　图2 中，铜色的通往EMC干扰室的外部的门位于测试平台的右侧。在左侧，携带功能测试结果的橘黄色光纤中的光信号被转换为电信号后通过BNC线缆输入到示波器通道上。

　　图2 在EMC干扰室外用于抗干扰数据动态分析的示波器阵列

　　示波器中的波形模板用于分析相对于预定义的一致性需求的波形形状。模板的尺寸取决于被测信号的功能标准，能够通过计算机在测试过程中进行自动化的调整。

　　在下图3，4，5中，一台示波器正用于监控仿真ECU的输出。鉴于保密原因使用仿真数据，其能非常接近的观察典型ECU的输出。通道1和通道2显示的是仿真的PWM信号，用于控制一个输出驱动执行器信号。仿真执行器信号被捕获在通道3上，CAN分离信号被捕获在通道4上。

　　电磁兼容一致性测试

　　下图3显示的是关闭模板后示波器采集到的数据信号，每个信号的波形形状可以被清晰的显示和观察。示波器基于通道2的边沿触发，所有4个波形同时被捕获。

　　图3 仿真的ECU输出信号包括通道1和2的PWM信号，通道3的执行驱动器输出信号，以及通道4的CAN分离信号

　　下图4中，模板测试被打开。模板的形状可用于验证信号高电平，信号低电平，频率，占空比，以及测试计划中描述的其它规格标准。模板的厚度显示了标称值附近的指定容限带。而且模板验证了每一个采集到的波形是否偏离定义的标称值或者偏离该标称值的百分比。本例中，每个波形都满足所有的测试标准。特别重要的是示波器能够使用预先定义好的模板标准持续的进行边沿触发，持续的监控是否有错误。示波器触发的标准是出现在通道2的一个边沿，示波器可以被设置好用于识别和归档每次出现的错误。

　　图4 仿真的ECU输出信号，通道1和2显示的PWM信号，通道3显示的执行器驱动输出信号，通道4显示的CAN分离信号均在定义的容限模板内，通过模板测试标准

　　图5中，仿真的ECU受到了干扰室内的EMI影响，导致了幅度调制，降低的幅度，以及占空比和频率的变化从而使得PWM信号和执行器驱动输出信号的模板测试失败。不像其它的三个信号，CAN分离信号没有受到EMI的影响并继续通过测试。此类型的模板测试方法允许同时进行多种标准的快速测试。

　　图5 当施加EMI后，仿真的ECU输出PWM信号和执行器驱动输出信号均不能通过模板测试，示波器会提示操作人员有错误出现

　　除了波形模板测试以外，Pass/Fail限定测试也适用于参数，可用于确保测量数值结果是否满足特定的规定值。如图5中的屏幕图形，示波器在测试标准下方使用红色的“Fail”信息指示了三个失败。当模板测试或者参数限定测试失败事件发生后，示波器也可自动执行一些动作，比如保存波形数据用于直接比较和归档，保存屏幕图像用于归档和评估，产生一个脉冲信号用于辅助自动化测试，以及发出一个警告通知测试操作员有问题出现。

　　结论

　　虽然在抗干扰测试中，示波器能够快速的执行用于确定EMC偏离的参数测量，但由于过去缺乏重视和足够的示波器通道数量，在抗干扰测试中示波器经常被忽视。典型的，参数结果的分析需要开发用户自定义设计的软件，而且很可能需要用户自己设计硬件——这两者都是费时间而且价格昂贵的。然而，多台带有 pass/fail模板和参数限值测试能力的示波器组合起来能够直接用于分析各部件的传感器输出。

　　在抗干扰测试中，示波器阵列是用于验证传感器输出是否符合要求的潜在的最具性价比的方法，因为大部分功能可以使用示波器中已经具有的 pass/fail模板和参数限值测试功能完成，相对于花费成本自己开发数据采集软件执行同样严格的EMI偏离测试，EMC工程师可以节省下大量的时间和精力。