消費者對汽車娛樂性、安全性和通信選擇的更多需求，顯著增加了車內(nèi)電子組件的密度以及車載有線和無線信號的數(shù)量。其結(jié)果是，在相同的汽車固定空間內(nèi)包含的信號范圍不斷擴大。

使用示波器驗證汽車電子的EMC測試

對于汽車內(nèi)部使用的電子元件來說，在充滿電磁波的實際環(huán)境中保持堅固耐用和正常工作是非常重要的，這些電磁波越來越多地來自手機、藍(lán)牙耳機、衛(wèi)星廣播、AM / FM收音機、無線互聯(lián)網(wǎng)、RADAR和無數(shù)其他潛在的電磁干擾（EMI）來源。確保魯棒性意味著要在受控環(huán)境下滿足嚴(yán)格的EMI抗干擾標(biāo)準(zhǔn)，待測的電子控制單元（ECU）通常必須嚴(yán)格遵守ISO（國際標(biāo)準(zhǔn)化組織）標(biāo)準(zhǔn)以及汽車制造商和ECU組件供應(yīng)商之間談定的要求。

作為測試中常見的典型頻率和場強測試的例子，ISO/ IEC 61000-4-21中描述的輻射射頻抗擾度測試，該測試使用包含機械式調(diào)諧器的混響室，當(dāng)在給定測試頻率處獲得足夠數(shù)量的調(diào)諧器位置時，調(diào)諧器在混響室的可用空間內(nèi)產(chǎn)生統(tǒng)計上的統(tǒng)一場，測試頻率范圍從0.4GHz到3GHz，場強高達(dá)200V/ m（CW和AM）和600 V/ m（雷達(dá)脈沖），無論是對監(jiān)測信號的電子測試設(shè)備，還是對混響室內(nèi)測試人員的安全，場強都是過高的，因此，測量儀器和測試人員要在密封室外面，光纖發(fā)射器和接收器單元以及光纜將信號從混響室內(nèi)的ECU傳輸?shù)交祉懯彝獾臏y試設(shè)備。

      圖1混響室配備模式調(diào)諧器（右）和光纖發(fā)射器（左），請注意，ECU和天線也存在，但在此照片中未顯示。

圖1顯示了一個真實的抗擾度測試中偏差檢測的測試配置，從混響室內(nèi)拍攝（發(fā)射天線斷電時）。請注意，模式調(diào)諧器在混響室的右側(cè)，混響室的左側(cè)是放置在相對介電常數(shù)小于1.4的起泡臺上的CAN總線光纖發(fā)射器，在混響室的可用空間內(nèi)，光纖發(fā)射器對來自被測ECU的輸出信號進(jìn)行光學(xué)轉(zhuǎn)換，信號通過射頻硬化的光纖電纜在密閉室傳送，射頻硬化的光纖電纜通過波導(dǎo)從地板附近離開。

汽車電子元件除了要求具有抗電磁干擾能力以外，還要求具有一定的抗靜電能力。ESD抗擾度的測試等級從2kV到25kV不等，通常電壓逐步增加，直到達(dá)到設(shè)定的上限，在將ESD模擬器應(yīng)用于待測ECU之前，必須先使用示波器進(jìn)行校準(zhǔn)，圖2顯示了一個ESD模擬器槍，將接觸放電施加到分流目標(biāo)上，該分流目標(biāo)通過雙屏蔽電纜和內(nèi)聯(lián)衰減器連接到示波器的50Ω直流耦合輸入。

ESD模擬器驗證包括表征放電脈沖波形，ISO 1060規(guī)范的第二版確定了上升時間、第一峰值電流、t1電流和t2電流作為主要的測量參數(shù)，t1和t2的電流值會隨著給定RC網(wǎng)絡(luò)中的R和C的值而變化，示波器能夠快速自動地表征每個測量參數(shù)。

 圖2 ESD槍放電到分流目標(biāo)，用示波器采集和測量脈沖波形

汽車電子產(chǎn)品的另一個重要測量需求是電氣快速瞬變脈沖（EFT），即電流瞬間中斷導(dǎo)致觸點之間產(chǎn)生電弧的現(xiàn)象。 EFT的常見原因包括繼電器觸點跳動，斷路器的斷開和閉合，感性負(fù)載的切換以及設(shè)備的斷電。電觸點之間的氣隙擊穿常常觸發(fā)EFT脈沖的快速爆發(fā)，來自EFT脈沖的突然的能量突發(fā)序列可以耦合到附近的電路中，從而有可能導(dǎo)致汽車電子系統(tǒng)的數(shù)字信號問題和潛在的故障。因此，必須對電子產(chǎn)品進(jìn)行測試，以確保在發(fā)生EFT事件時能夠安全運行。

 圖3 以順序模式采集的EFT脈沖串和時間戳

圖3描述了使用示波器順序采集模式以段的形式獲取的一系列EFT脈沖串，請注意，脈沖串之間的長時間間隔已通過順序采集模式消除掉，只采集期望的脈沖波形。

        圖4  以順序模式采集的EFT脈沖和時間戳

相比之下，圖4顯示了以段的形式捕獲的EFT脈沖，而不是脈沖串。

可能會采集到數(shù)以萬計的單個脈沖，請注意，此處的順序脈沖串捕獲的時間刻度是2毫秒/div（對應(yīng)于20毫秒時間捕獲窗口），而順序脈沖捕獲的時間刻度為100納秒/Div（對應(yīng)于1毫秒時間捕獲窗口）。

EFT脈沖串捕獲模式中的段間時間戳顯示脈沖之間有大約100ms的時間間隔，而EFT脈沖捕獲模式中的段間時間戳顯示脈沖之間大約100us的時間間隔，兩次捕獲的時間刻度相差1000倍，突出顯示單個EFT脈沖或EFT脈沖串的特征對比。

最后考慮的是電壓下降和中斷測試，為了驗證設(shè)備在電壓供應(yīng)中斷情況下能夠正常工作，必須對電子設(shè)備進(jìn)行電壓驟降測試（定義為電壓突然降低，然后恢復(fù)到初始電壓），短暫中斷（定義為短時間完全缺少電源，然后電壓恢復(fù)到初始電壓）和電壓變化（定義為電源電壓逐漸變化到比額定電壓更高或更低的電壓值）。

為了確保信號發(fā)生器輸出預(yù)期的條件來模擬這些效應(yīng)，在將發(fā)生器連接到被測電子單元之前，必須用示波器驗證信號發(fā)生器的波形特性。

                                            圖5

圖5顯示是符合ISO 16750-2標(biāo)準(zhǔn)的示例波形，該波形用于驗證具有復(fù)位功能的器件（如微控制器）在不同電壓跌落下的復(fù)位行為。請注意，波形開始于13.55 V，在第一次跌落時，電壓電平下降約10.6％至12.12V，在此處停留105 ms，然后電平恢復(fù)到原來的13.55 V，半秒鐘之后，第二次下降將電壓水平降低21.6％到10.68V，并在返回到最初的13.55V之前停留105ms，這個電平驟降并返回初始電壓的過程以固定的間隔持續(xù)直到電平達(dá)到零伏。

當(dāng)依靠現(xiàn)場工程師在單次捕獲的波形中使用光標(biāo)測量時，測試每次下降的持續(xù)時間和電平是一項耗時且容易出錯的工作，光標(biāo)測量不僅依賴于操作者的手眼協(xié)調(diào)，而且還被認(rèn)為會產(chǎn)生2％的測量不準(zhǔn)確性。此外，由于需要操作員手動將每個光標(biāo)置于正確的時間和電壓水平，所以會花費大量的時間，最后，結(jié)果只能表征單次采集的波形，不能提供具有統(tǒng)計意義的結(jié)果。

圖6：欠幅觸發(fā)，測量參數(shù)和直方圖從電壓和百分比上量化第一次下降

圖6顯示了解決上面列出的每個問題的測量方法，利用這種方法，我們使用負(fù)向欠幅觸發(fā)來隔離特定的下跌電平。欠幅觸發(fā)是一種硬件觸發(fā)，其中波形必須首先通過一個閾值，但不通過第二閾值，以滿足觸發(fā)標(biāo)準(zhǔn)。通過選擇欠幅極性為負(fù)向，觸發(fā)電路隔離符合標(biāo)準(zhǔn)的電壓跌落，由于每次觸發(fā)電路都可以鎖定到特定的下跌電平，因此示波器可以快速累積測量統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

在圖6中，觸發(fā)電路已經(jīng)鎖定在第一次下降，在余暉顯示打開的情況下，可以看到第一次下降是示波器捕獲得的唯一下降（圖6，右側(cè)，粉紅色）直方圖進(jìn)一步顯示具有統(tǒng)計特性的量化結(jié)果，在這種情況下，直方圖沿著X軸繪制脈沖寬度分布，每個寬度的出現(xiàn)次數(shù)顯示在Y軸上（圖2，右側(cè)，藍(lán)色）,顯示測量結(jié)果的統(tǒng)計數(shù)據(jù)記錄在測量參數(shù)表（圖6，右側(cè)，底部）中。

汽車EMI和ESD測試涉及多種形式的測試,配備齊全的示波器可以執(zhí)行EMC抗擾度測試所需的快速參數(shù)測量以及ESD仿真模擬器的校準(zhǔn)，使用順序采集模式，可以捕獲和表征快速瞬態(tài)脈沖和脈沖串，而且開發(fā)了用于驗證壓降測試設(shè)置的新技術(shù)，提供了快速和準(zhǔn)確的描述方法。