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EMScanner 스캐너 실험에 대해 #1

번호

4

글쓴이

관리자

작성일

2023.07.03

수정일

2023.12.19

앞으로의 실험에 사용할 키트에는 10가지 실험을 위한 각각의 보드가 포함되어 있으며 기본적으로 EMI/EMC 문제와 신호 품질(SIGNAL INTEGRITY) 이슈를 이해하고 해결하는데 있어서 EMScanner가 어떻게 도움이 될지를 보여주게 됩니다.

이 보드들은 일부 내용을 즉각적으로 변경하여 EMScanner에서 그 변화를 지켜 볼 수 있도록 설계 되었습니다.

각각의 실험을 위한 모든 예제 보드들은 30cm x 20cm 크기의 큰 PCB 안에 들어 있으며 이 보드의 크기는 대략적으로 EMScanner의 스캔 범위(31.6 cm x 21.8 cm)와 유사합니다.

Fig. 1. Mainboard for EMScanner experiment

좌측 상단의 노란색 코너 마크는 아래와 같이 실험용 보드를 스캐너 위헤 정확히 위치시키기 위한 오리진 포인트 입니다.

Fig. 2. How to align the board on top of the scanner

본 실험용 보드들은 BRD#01 부터 BRD#10까지 확실하게 라벨로 명시가 되어 있습니다. 각각의 보드 용도는 다음과 같으며 순차적으로 한가지 씩 다루게 될 것 입니다.

BRD #01: 디커플링과 노이즈 소스

첫번째 실험 보드는 2가지 목적으로 사용이 될 것 입니다. 1) 디커플링 네트워크(페라이트/캐패시터)의 효과를 EMScanner에서 평가하고 2) 또 다른 용도는 다른 보드 들에 사용될 클록 시그널 발생기 역할을 하게 됩니다. 그러므로 별도의 신호발생기가 필요하지는 않습니다. 또한 점퍼들을 이용하여 전원공급에 따라 발생되는 GND 경로 상의 크거나 작은 형태의 전류 루프 분석이 진행될 예정입니다.

BRD #2: 리턴 패스(RETURN PATH)

클록 신호의 서로 다른 3개 회귀 경로에 대해 살펴 봅니다(점퍼를 사용하여 경로를 변경함). 전류는 항상 낮은 임피던스의 경로를 통해 흐르는 경향이 있다는 것을 기억해야 합니다. 그렇기 때문에 EMI와 신호품질(Signal Integrity)을 관리하고자 할 때 "중요한 키"는 바로 리턴패스라는 것 입니다.

BRD #3: ACTIVE 선로를 찾아라!

고주파의 활동을 보이는 "숨어있는" 디지털 신호를 찾아라! 전류의 진행 경로와 회귀 경로(return path)를 살펴 보아야 합니다.

BRD #4: 페라이트의 효과

이 실험에서는 시그널 라인에 사용된 페라이트의 효과를 알 수 있습니다. 페라이트는 점퍼를 통해 동작을 on/off 시킬 수 있습니다.

BDR #5: 그라운드 내의 SLOT

GND 리턴패스의 슬롯 상에서 고주파 신호(i.e. 클록시그널)의 영향을 알아 봅니다. 이것은 개발 중인 시스템 내에서 발생될 수 있는 가장 위험한 상황 중에 한가지로서 특히 회로에 케이블이 연결된 경우가 그럴 수 있습니다.

BRD #6: 선로 상의 크로스톡(CROSSTALK)

시그널 라인은 작은 딥스위치를 통하도록 배선이 될 수 있습니다. 일부 고주파 에너지는 이론적으로 이런 비 활동성 선로 상에서 나타날 수 있는데 이는 용량성(capacitive) 및 유도성(inductive) 크로스톡 커플링(crosstalk coupling)이 선로나 부품에서 발생될 수 있기 때문입니다.

BRD #7: 쉴딩 효과와 유출(LEAKAGE)

문제를 야기하는 신호(고주파 클록)는 PCB 레벨에서 차단이 될 수 있지만 설계 과정에서 문제가 있는 외부 커버가 적용될 수 있습니다. 이로 인한 에너지 유출을 EMScanner를 통해 관측할 수 있으며 "문제의 해결"을 위해 점퍼등이 사용될 수 있습니다.

BRD #8: 보드 엣지를 타고 흐르는 선로

별개의 그라운드 면을 갖는 보드의 경계면에서 고주파 신호의 효과를 살펴 봅니다. 통상 이런 신호라인들은 방사와 내성(immunity) 양쪽 모두의 문제를 야기 합니다. 단지 몇 개의 점퍼를 사용하여 훌륭한 레이아웃을 구성할 수 있습니다.

BRD #9: 필터의 배치

고주파 신호로 인한 문제를 선택적인 점퍼의 사용으로 레이아웃과 배치 전략를 달리하여 필터의 효과를 확인할 수 있습니다.

BRD #10: NFC 안테나

EMScanner는 근접장 통신 시스템의 테스트에 아주 훌륭한 도구로 사용될 수 있습니다. HF 루프가 적용된 작은 보드를 사용하여 13.56MHz에서의 NFC(Near Field Commnication) 시스템 튜닝을 이해하게 됩니다.

테스트 보드 셋업

1) 설치 및 준비
EMScanner 스캐너 보드, 스펙트럼 아날라이저 그리고 EMViewer 소프트웨어가 설치된 PC 모두 잘 연결되어 있는지 확인 합니다.

2) EMScanner는 수동 소자로 이루어져 특별히 캘리브레이션(검교정)이 불필요하지만 스펙트럼 아날라이저는 사용하기 전에 검교정이 필요합니다.

3) 실험용 보드가 스캐너에 정확하게 배치되어 있는 지 확인합니다.

Fig. 3. 스캐너 위에 놓인 실험용 보드

기준이 되는 코너가 셀 A1의 그리드와 라인이 서로 맞도록 배치 합니다

4) 오버레이 열기
EMScanner에서 측정 시 충첩시켜 정확한 노이즈 위치 확인에 사용될 거버 파일 "EMSCAN EMxpert V.1.0.GTL"을 열어 확인 합니다.

이 Gerber 파일은 보드 상의 부품 들의 이름과 그 위치를 알수 있도록 하며 에미션 노이즈의 위치 확인에 도움을 줍니다.

Fig. 4. 거버 파일의 중첩 배치

이제 실험용 보드를 측정할 중비가 되었네요. 다음 편 부터는 실제 보드 10가지 중 첫번 째 BRD#1번 보드의 회로 설명을 진행할 예정입니다~