EMI频谱图的分析方法1

EMC标准 2024-07-14 15:05

 

波形图是显示电路电压或电流实时变化的一种图谱,由硬件电子工程师使用示波器直接测

量;频谱图是显示电路射频能量在频率上的分布的图谱,由 EMC 工程师借助频谱分析仪测量得

到——两种图谱是同一信号在不同观测域上的不同结果,但测量方法和应用上的差异导致了这

两种图谱在硬件电路分析和电磁兼容诊断分析互相分立。

本文通过对同一信号时域波形与频域频谱的观测和比较,直观演示两者的相关性并将波形

参数对频谱的影响实测出来,以这种相关性为基础对电路拓扑和频谱的关系进行探讨,最后给出

了一些利用频谱图分析时域拓扑指导 EMI 诊断分析的示例,供大家参考。

时域波形与频域频谱的演示

周期信号时域向频域的转换是利用傅里叶运算将信号在各频率上的分量进行展开,是射频

领域非常重要的工程应用算法。EMC 领域利用接收机和频谱分析仪直接测量频域信号,反向推

导时域波形用于问题分析。时域频域的转换在工程应用中非常重要,可以利用以下对应关系进行

应用指导。

图一 周期信号波形与频谱的关系

对于任意的类似方波的周期信号,时域波形参数(频率、占空比、幅值和上升下降沿时间)

直接决定了频谱幅值、频谱宽度,下降转折点和频谱密度。我们可以进一步利用波形发生器、频

谱分析仪、示波器对这两者的相关性进行实践演示和探讨。

图二 波形与频谱的相关性演示设备

波形发生器是硬件开发中用于模拟输出各种常见的波形信号的工具,能够模拟出演示所需的波形和相应参数,而且同轴输出可以非常方便地接入到示波器和频谱仪,但需要注意最大输出不要超过频谱仪测量范围。

示波器是常见的硬件电路基本测试工具。有些高端示波器带有 FFT(傅里叶变换运算)功能

能够进行时域到频域的转换,但是与频谱分析仪相比信号动态范围小(真实信号 1mV-1V),而且缺乏对数电压轴和对数频率轴。示波器 FFT 运算能得到的小范围的线性频谱,但不能像频谱分析仪显示出与理论图谱完全对应的可以用于诊断分析的频谱。因此采用频谱分析仪或 EMI 量接收机来进行频谱测量和显示更精确一些。

下面是利用示波器和频谱分析仪对同一个波形进行时域和频域的测量的一些实测数据,能

够对硬件工程师和 EMC 工程师深入理解波形和频谱关系有帮助。

方波的频谱图

图三 200kHz 标准方波的波形(上升沿 25ns

图四 200kHz 标准方波(上升沿 25ns)在传导频段的频谱图

标准方波的频谱图与傅里叶分解变换给出的频谱图完全一致,从基频率点开始严格按照的奇次频点分布,且幅值每 10 倍频精确下降 20dB。方波在整个传导频段内都有清晰的谐波分量,且在辐射频段内对频谱展开也同样能够发现基频频率的成分,这类频谱在开关电源产品传导测试中经常看到。值得注意的是在 50%占空比的情况下频谱仅包含奇次谐波成分,实际产品中很少出现这种频谱内部频率间隔为 2 倍基频的情况。

 

方波频率的影响

图五 不同频率的方波频谱

图上可以看到 100kHz,500kHz 1MHz 方波的频谱图比较。不同频率方波的频谱是不同的,相同的幅值条件下频率越高频谱越宽但频谱尖峰间隔会增大。由此可以指导我们通过频谱尖峰间隔可以对基频进行反向推断(尖峰点一般为奇次倍频且尖峰之间 2 倍频频率间隔)。

方波幅值的影响

图六 不同幅值的同一方波的频谱图

右图是 100kHz,50%占空比方波在幅值 100mV,300mV 1000mV 三种情况下的频谱比对。频谱对数幅值差异 10dB 与波形比例一致,因此利用对数频域幅值也可以对时域电压幅值也进行换算。同时要注意波形电压线性降低在频谱纵轴对数上的变化是不同的,如时域波形幅值降低一半在频谱上仅有 6dB 的较小降低。

方波占空比的影响

图七 不同占空比的方波的频谱图比较

图中比较了 100kHz 方波在 50%占空比与 10%90%占空比下的不同。其中 10% 90%占空比波形只是翻转,因此频谱没有差异,但与 50%占空比相比基波幅值降低,且有偶次谐波分量。从对比可以看出不同占空比下频谱整体变化一致,频点最大值往往在奇次谐波上;占空比不同会导致偶次谐波会尤其是低次偶次谐波有较大变化,但对高次奇次谐波影响较小。


图八 标准方波与 1%占空比脉冲波的频谱比较

图九 1%占空比脉冲波的频谱    

图上是 1%占空比的脉冲方波的频谱。相对 50%占空比的频谱会发生较大的变化,低次谐波整体频谱更为平坦,在 30 倍频以上呈突起的包络。由于这种占空比会出现在一些电源空载和轻载场合,因此也是常见的重要的一种频谱表现(可以在开发早期利用轻载频谱来预测重载频谱)。

方波边沿速率的影响


图十 不同上升时间的方波的频谱图

波形的上升下降沿速率决定频谱的快速下降点(40dB/dec 点),也就很大程度上决定了频谱的宽度。频谱的宽度由两个边沿中最快速的边沿决定。实际开发中通过增大开关管的驱动电阻降低开关速度对 EMI 有益处,但是需要与性能要求进行折衷平衡,不过在一些对效率要求不高的应用下(如辅助电源),可以通过大幅降低效率来优化 EMC


 

评论 (0)
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍相较于一众措辞谨慎、毫无掌舵者个人风格的上市公司财报,利亚德的财报显得尤为另类。利亚德光电集团成立于1995年,是一家以LED显示、液晶显示产品设计、生产、销售及服务为主业的高新技术企业。自2016年年报起,无论业绩优劣,董事长李军每年都会在财报末尾附上一首七言打油诗,抒发其对公司当年业绩的感悟。从“三年翻番顺大势”“智能显示我第一”“披荆斩棘幸从容”等词句中,不难窥见李军的雄心壮志。2012年,利亚德(300296.SZ)在深交所创业板上市。成立以来,该公司在细分领
    华尔街科技眼 2025-05-07 19:25 85浏览
  • 二位半 5线数码管的驱动方法这个2位半的7段数码管只用5个管脚驱动。如果用常规的7段+共阳/阴则需要用10个管脚。如果把每个段看成独立的灯。5个管脚来点亮,任选其中一个作为COM端时,另外4条线可以单独各控制一个灯。所以实际上最多能驱动5*4 = 20个段。但是这里会有一个小问题。如果想点亮B1,可以让第3条线(P3)置高,P4 置低,其它阳极连P3的灯对应阴极P2 P1都应置高,此时会发现C1也会点亮。实际操作时,可以把COM端线P3设置为PP输出,其它线为OD输出。就可以单独控制了。实际的驱
    southcreek 2025-05-07 15:06 163浏览
  • 随着智能驾驶时代到来,汽车正转变为移动计算平台。车载AI技术对存储器提出新挑战:既要高性能,又需低功耗和车规级可靠性。贞光科技代理的紫光国芯车规级LPDDR4存储器,以其卓越性能成为国产芯片产业链中的关键一环,为智能汽车提供坚实的"记忆力"支持。作为官方授权代理商,贞光科技通过专业技术团队和完善供应链,让这款国产存储器更好地服务国内汽车厂商。本文将探讨车载AI算力需求现状及贞光科技如何通过紫光国芯LPDDR4产品满足市场需求。 车载AI算力需求激增的背景与挑战智能驾驶推动算力需求爆发式
    贞光科技 2025-05-07 16:54 117浏览
  • ‌一、高斯计的正确选择‌1、‌明确测量需求‌‌磁场类型‌:区分直流或交流磁场,选择对应仪器(如交流高斯计需支持交变磁场测量)。‌量程范围‌:根据被测磁场强度选择覆盖范围,例如地球磁场(0.3–0.5 G)或工业磁体(数百至数千高斯)。‌精度与分辨率‌:高精度场景(如科研)需选择误差低于1%的仪器,分辨率需匹配微小磁场变化检测需求。2、‌仪器类型选择‌‌手持式‌:便携性强,适合现场快速检测;‌台式‌:精度更高,适用于实验室或工业环境。‌探头类型‌:‌横向/轴向探头‌:根据磁场方向选择,轴向探头适合
    锦正茂科技 2025-05-06 11:36 360浏览
  • 你是不是也有在公共场合被偷看手机或笔电的经验呢?科技时代下,不少现代人的各式机密数据都在手机、平板或是笔电等可携式的3C产品上处理,若是经常性地需要在公共场合使用,不管是工作上的机密文件,或是重要的个人信息等,民众都有防窃防盗意识,为了避免他人窥探内容,都会选择使用「防窥保护贴片」,以防止数据外泄。现今市面上「防窥保护贴」、「防窥片」、「屏幕防窥膜」等产品就是这种目的下产物 (以下简称防窥片)!防窥片功能与常见问题解析首先,防窥片最主要的功能就是用来防止他人窥视屏幕上的隐私信息,它是利用百叶窗的
    百佳泰测试实验室 2025-04-30 13:28 636浏览
  • 2024年初,OpenAI公布的Sora AI视频生成模型,震撼了国产大模型行业。随后国产厂商集体发力视频大模型,快手发布视频生成大模型可灵,字节跳动发布豆包视频生成模型,正式打响了国内AI视频生成领域第一枪。众多企业匆忙入局,只为在这片新兴市场中抢占先机,却往往忽视了技术成熟度与应用规范的打磨。以社交平台上泛滥的 AI 伪造视频为例,全红婵家人被恶意仿冒博流量卖货,明星们也纷纷中招,刘晓庆、张馨予等均曾反馈有人在视频号上通过AI生成视频假冒她。这些伪造视频不仅严重侵犯他人权
    用户1742991715177 2025-05-05 23:08 62浏览
  • 5小时自学修好BIOS卡住问题  更换硬盘故障现象:f2、f12均失效,只有ESC和开关机键可用。错误页面:经过AI的故障截图询问,确定是机体内灰尘太多,和硬盘损坏造成,开机卡在BIOS。经过亲手拆螺丝和壳体、排线,跟换了新的2.5寸硬盘,故障排除。理论依据:以下是针对“5小时自学修好BIOS卡住问题+更换硬盘”的综合性解决方案,结合硬件操作和BIOS设置调整,分步骤说明:一、判断BIOS卡住的原因1. 初步排查     拔掉多余硬件:断开所有外接设备(如
    丙丁先生 2025-05-04 09:14 111浏览
  • 想不到短短几年时间,华为就从“技术封锁”的持久战中突围,成功将“被卡脖子”困境扭转为科技主权的主动争夺战。众所周知,前几年技术霸权国家突然对华为发难,导致芯片供应链被强行掐断,海外市场阵地接连失守,恶意舆论如汹涌潮水,让其瞬间陷入了前所未有的困境。而最近财报显示,华为已经渡过危险期,甚至开始反击。2024年财报数据显示,华为实现全球销售收入8621亿元人民币,净利润626亿元人民币;经营活动现金流为884.17亿元,同比增长26.7%。对比来看,2024年营收同比增长22.42%,2023年为7
    用户1742991715177 2025-05-02 18:40 206浏览
  • 某国产固态电解的2次和3次谐波失真相当好,值得一试。(仅供参考)现在国产固态电解的性能跟上来了,值得一试。当然不是随便搞低端的那种。电容器对音质的影响_电子基础-面包板社区  https://mbb.eet-china.com/forum/topic/150182_1_1.html (右键复制链接打开)电容器对音质的影响相当大。电容器在音频系统中的角色不可忽视,它们能够调整系统增益、提供合适的偏置、抑制电源噪声并隔离直流成分。然而,在便携式设备中,由于空间、成本的限
    bruce小肥羊 2025-05-04 18:14 210浏览
  • UNISOC Miracle Gaming奇迹手游引擎亮点:• 高帧稳帧:支持《王者荣耀》等主流手游90帧高画质模式,连续丢帧率最高降低85%;• 丝滑操控:游戏冷启动速度提升50%,《和平精英》开镜开枪操作延迟降低80%;• 极速网络:专属游戏网络引擎,使《王者荣耀》平均延迟降低80%;• 智感语音:与腾讯GVoice联合,弱网环境仍能保持清晰通话;• 超高画质:游戏画质增强、超级HDR画质、游戏超分技术,优化游戏视效。全球手游市场规模日益壮大,游戏玩家对极致体验的追求愈发苛刻。紫光展锐全新U
    紫光展锐 2025-05-07 17:07 155浏览
  • 一、gao效冷却与控温机制‌1、‌冷媒流动设计‌采用低压液氮(或液氦)通过毛细管路导入蒸发器,蒸汽喷射至样品腔实现快速冷却,冷却效率高(室温至80K约20分钟,至4.2K约30分钟)。通过控温仪动态调节蒸发器加热功率,结合温度传感器(如PT100铂电阻或Cernox磁场不敏感传感器),实现±0.01K的高精度温度稳定性。2、‌宽温区覆盖与扩展性‌标准温区为80K-325K,通过降压选件可将下限延伸至65K(液氮模式)或4K(液氦模式)。可选配475K高温模块,满足材料在ji端温度下的性能测试需求
    锦正茂科技 2025-04-30 13:08 523浏览
  • 浪潮之上:智能时代的觉醒    近日参加了一场课题的答辩,这是医疗人工智能揭榜挂帅的国家项目的地区考场,参与者众多,围绕着医疗健康的主题,八仙过海各显神通,百花齐放。   中国大地正在发生着激动人心的场景:深圳前海深港人工智能算力中心高速运转的液冷服务器,武汉马路上自动驾驶出租车穿行的智慧道路,机器人参与北京的马拉松竞赛。从中央到地方,人工智能相关政策和消息如雨后春笋般不断出台,数字中国的建设图景正在智能浪潮中徐徐展开,战略布局如同围棋
    广州铁金刚 2025-04-30 15:24 371浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍2023年,厨电行业在相对平稳的市场环境中迎来温和复苏,看似为行业增长积蓄势能。带着对市场向好的预期,2024 年初,老板电器副董事长兼总经理任富佳为企业定下双位数增长目标。然而现实与预期相悖,过去一年,这家老牌厨电企业不仅未能达成业绩目标,曾提出的“三年再造一个老板电器”愿景,也因市场下行压力面临落空风险。作为“企二代”管理者,任富佳在掌舵企业穿越市场周期的过程中,正面临着前所未有的挑战。4月29日,老板电器(002508.SZ)发布了2024年年度报告及2025
    华尔街科技眼 2025-04-30 12:40 352浏览
  •  一、‌核心降温原理‌1、‌液氮媒介作用‌液氮恒温器以液氮(沸点约77K/-196℃)为降温媒介,通过液氮蒸发吸收热量的特性实现快速降温。液氮在内部腔体蒸发时形成气-液界面,利用毛细管路将冷媒导入蒸发器,强化热交换效率。2、‌稳态气泡控温‌采用‌稳态气泡原理‌:调节锥形气塞与冷指间隙,控制气-液界面成核沸腾条件,使漏热稳定在设定值。通过控温仪调整加热功率,补偿漏热并维持温度平衡,实现80K-600K范围的快速变温。二、‌温度控制机制‌1、‌动态平衡调节‌控温仪内置模糊控制系统,通过温度
    锦正茂科技 2025-04-30 11:31 83浏览
  • 多功能电锅长什么样子,主视图如下图所示。侧视图如下图所示。型号JZ-18A,额定功率600W,额定电压220V,产自潮州市潮安区彩塘镇精致电子配件厂,铭牌如下图所示。有两颗螺丝固定底盖,找到合适的工具,拆开底盖如下图所示。可见和大部分市场的加热锅一样的工作原理,手绘原理图,根据原理图进一步理解和分析。F1为保险,250V/10A,185℃,CPGXLD 250V10A TF185℃ RY 是一款温度保险丝,额定电压是250V,额定电流是10A,动作温度是185℃。CPGXLD是温度保险丝电器元件
    liweicheng 2025-05-05 18:36 231浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦