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Subject to change without notice

HZ540 / HZ550

Locating radiated emission sources

Localisation of EMI sensitive devices

Checks on shielding effectiveness

Diagnosis of radiated signals

Identification of radiating components

N e a r f i e l d p r o b e s e t H Z 5 4 0 / H Z 5 5 0

Nearfield probe set

HM50

Nearfield probe set

HM50

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Summary of Contents for HZ540

Page 1: ...S o n d e n s a t z N e a r F i e l d P r o b e S e t H Z 5 4 0 H Z 5 5 0 Handbuch Manual Deutsch English ...

Page 2: ...ace der Anschluss mehrerer Schnittstellenkabel möglich so darf jeweils nur eines angeschlossen sein Bei Datenleitungen ist generell auf doppelt ab geschirmtes Verbindungskabel zu achten Als IEEE Bus Kabel ist das von HAMEG beziehbare doppelt geschirmte Kabel HZ72 geeignet 2 Signalleitungen Messleitungen zur Signalübertragung zwischen Messstelle und Messgerät sollten generell so kurz wie möglich ge...

Page 3: ... nicht zu einer Zer störung oder Außerbetriebsetzung Geringfügige Abweichungen der Anzeige und Messwerte über die vorgegebenen Spezifikationen hinaus können durch die äußeren Umstände in Einzelfällen jedoch auftreten HAMEG Instruments GmbH A l l g e m e i n e H i n w e i s e English 20 Deutsch Konformitätserklärung 2 Allgemeine Hinweise zur CE Kennzeichnung 2 Nahfeld Sonden HZ540 HZ550 4 Technisch...

Page 4: ... EMV Diagnose H Feld Sonde zum lokalisieren von Störquellen Hochimpedanzsonde zur Untersuchung von Störpegeln E Feldsonde zur Beurteilung von Abschirm und Filtermaßnahmen S o n d e n s a t z H Z 5 4 0 H Z 5 5 0 Sondensatz HM530 Sondensatz HM540 ...

Page 5: ...H Feld Sonde Frequenzbereich 50 MHz bis ca 3 GHz Richtwirkung Empfindlich für veränderliche magnetische Felder Hohe räumliche Auflösung durch kleinen Sensor Max Spannung eines unisolierten Leiters 30 V Ausgangsimpedanz 50 W SMA Anschluss Spannungsversorgung 6V 80mA HZ555 Niedrig Kapazitive Sonde Frequenzbereich ca 250 kHz bis 3 GHz Eingangskapazität 0 2 pF II ca 250 kW Teilungsverhältnis 10 1 Max ...

Page 6: ...n über den HAMEG Service Tel 49 0 6182 800 500 E Mail service hameg com bestellen Wichtige Hinweise Sofort nach dem Auspacken sollten die Sonden auf mechanische Beschädigungen und lose Teile im Innern überprüft werden Falls ein Trans portschaden vorliegt ist sofort der Lieferant zu informieren Die Sonden dürfen dann nicht in Betrieb gesetzt werden Sicherheit Die Sonden haben das Werk in sicherheit...

Page 7: ...Nahbereich der Störquelle lokalisieren Die Hochimpedanzsonde ermöglicht anschließend die exakte Eingrenzung der Störquelle und die gezielte Beurteilung der getroffenen Maßnahmen Die E Feld Sonde ist auf Grund Ihrer Eigen schaften nicht für Messungen innerhalb eines Gerätes oder direkt an spannungsführenden Teilen einer Schaltung vorgesehen Elektrischer Kontakt der Antenne mit spannungsführenden Sc...

Page 8: ...eiterplatten von integrierten Schaltungen Kabeln LeckstelleninSchirmungen und ähnlichen Störstrahlungsquellen Die HAMEG SondensätzeHZ540undHZ550sindentsprechend der gewünschten Aufgabenstellung unterschied lich zusammengestellt Die Sondensätze enthalten in der Basisausstat tung eine aktive Magnetfeldsonde einen aktiven E Feld Monopol und eine aktive Hochimpe danzsonde Abweichend vom Basissatz HZ54...

Page 9: ...belastet somit den Prüfling nur in sehr geringem Maße Der Abschwächungsfaktor der Sonde liegt in der Größenordnung von ca 10dB bis 30dB Auf Grund der Konstruktion der Sonde nach einem patentierten Verfahren kann auf die Verwen dung eines Masseanschlusses bei der Messung verzichtet werden Low Capacitance Probe HZ555 Überall dort wo bei niedrigen Signalpegeln gemessen werden muss und die kapazitive ...

Page 10: ...ektromag netischen Welle wenn dies mit der magnetischen Komponente geschieht ist die Änderung des magnetischen Feldes in der Zeiteinheit die be stimmende Größe Genau diese Komponente wird von der so ge nannten H Sonde ausgewertet Die Amplitude des Sondensignals ist direkt proportional zur Änderung des magnetischen Flusses und damit zur Änderung des erregenden Stromes Deshalb sindsolcheSondenzurers...

Page 11: ...Flächenstromänderung in der Nähe einer Kondensatorgruppe Bild 2 zeigt die Flächenstromänderung in der Nähe dieser Kondensatorgruppe Man erkennt dass dieses Signal wesentlich langsamer ist als das in Bild 1 Die Flankenzeit liegt bei drei Nanosekunden Die Kondensatorgruppe kann den Strom nur langsam in die Fläche einspeisen Solche Details lassen sich natürlich nur mit hoch auflösenden Sonden entnehm...

Page 12: ... geschehen Das Signal wird unmittelbar am Aus gang des Takttreibers entnommen Bild 5 Das Mikro H Sondensignal bei einem Aufbau ohne Entstörmaßnahmen In Bild 5 sieht man das Mikro H Sondensignal in einem Aufbau in dem keine Entstörmaßnahmen vorgenommen wurden Es wird eine sehr große Amplitude von fast 60 mV erreicht Eine sehr beliebte Maßnahme zur Verbesserung der Situation ist die Einfügung eines ...

Page 13: ...n Das hat seinen Grund darin dass der tabellarische Wert sich meistens auf kapazitive Vollast bezieht In den meisten praktischen Fällen liegt diese Last aber nicht vor Eine überschlägige Umrechnung ist recht einfach Halbe kapazitive Last bedeutet doppelte Flankengeschwindigkeit Ein Beispiel möge dies verdeutlichen ein Mikro prozessor ist mit 2 ns Anstiegszeit der Flanke angegeben Die zugrunde gele...

Page 14: ...kraftet wird Zumindest würde das Messergebnis stark verfälscht Deshalb benötigt man für die Messung in Digi talschaltungen eine Hochimpedanz Sonde die das Messobjekt nicht nennenswert belastet und das Signal breitbandig auf 50Ω umsetzt Im Prinzip könnte man auf den Gedanken kom men Signalleitungsfilter nach Katalog auszu suchen Namhafte Hersteller bieten zu ihren Filtern die entsprechenden Messerg...

Page 15: ...eitungsfilter stark von deren Abschluss beeinträchtigt wird Bild 2 zeigt die entsprechenden Ergebnisse für einen 47Ω Widerstand Im Zeitbereich erkennt man eine deutliche Ver besserung Die Über schwinger sind gemindert die Flanken weniger steil Leider täuscht das Ergebnis Die geringe Dynamik der linearen Darstellung des Oszillos kops kann die EMV relevanten Eigenschaften des Signals nicht richtig d...

Page 16: ...hende Anpassung der Bestückung des R C R Gliedes den günstigsten Kompromiss zwischen Eingrenzung des Spektrums und der logischen Funktionalität aufsuchen Dies ist ein besonders schönes Beispiel für die Wirksamkeit des hier vorgeschlagenen messtechnischen Verfahrens Im Handel sind verschiedene komplette Signal leitungsfilter im Angebot Auch die Wirksamkeit dieser Filter lässt sich messtechnisch in ...

Page 17: ...i der Abnahme zur CE Zertifizierung durchgefallen ist Leider kann man die Frage nicht pauschal beantworten denn nicht jedes metallische Gehäuse schirmt auch gut ab Kaum einer wird aber bis zur nächsten Abnahmemes sung warten wollen Was wenn es wieder nicht stimmt Es ist also erforderlich ein einfaches Messverfahren zu haben mit dem man zunächst denrelativenErfolgbeurteilenkann Hierzubieten sich ho...

Page 18: ...Hz Die stärkste Linie ist mit dem Marker gekennzeichnet der relative Pegel liegt bei 42 8 dBm Es folgt die zweite Messung Hierbei trägt der Prüfling sein Abschirmgehäuse Er wird zuerst so gedreht dass wieder das Ma ximum der Störstrahlung gefunden wird Dieses kann in einer anderen Richtung liegen als bei offenem Gerät Störer mit Abschirmung Bild 10 Bild 10 zeigt das Resultat Man sieht dass die Abs...

Page 19: ...19 Änderungen vorbehalten M e s s u n g d e r S c h i r m d ä m p f u n g v o n A b s c h i r m g e h ä u s e n ...

Page 20: ...ned cable HZ72 from HAMEG is suitable 2 Signal cables Basically test leads for signal interconnection between test point and instrument should be as short as possible Without instruction in the manual for a shorter length signal lines must be less than 3 meters long Signallinesmustbescreened coaxialcable RG58 U A proper groundconnection isrequired In com bination with signal generators double scre...

Page 21: ...cases HAMEG Instruments GmbH C o n t e n t Deutsch 2 English General information regarding CE marking 20 Near Field Probe HZ540 HZ550 22 Specifications 23 Important hints 24 Safety 24 Used Symbols 24 Operating conditions 24 Warranty and repair 24 Introduction 25 General 26 Practical EMI problems 27 Practical Selection of Signal Line Filters 30 Measurement of Shielding Attenuation of Schielded Hous...

Page 22: ...d emission sources Localisation of EMI sensitive devices Checks on shielding effectiveness Diagnosis of radiated signals Identification of radiating components N e a r f i e l d p r o b e s e t H Z 5 4 0 H Z 5 5 0 Nearfield probe set HM530 Nearfield probe set HM540 ...

Page 23: ... Magnetic Field Probe small sensor Frequency range 50 MHz to approx 3 GHz Directional sensitivity like frame antenna Sensitive to changing magnetic fields High spatial resolution due to very small sensor area Max voltage of a non insulated conductor 30 V Output impedance 50 W SMA connector Power supply 6 V 50 mA HZ 555 Low Capacitance Probe Frequency range 0 25 MHz to approx 3 GHz Attenuation 10 1...

Page 24: ...erstood Imme diately after unpacking the instrument should be checked for mechanical damage and loose parts in the interior If there is transport damage the supplier must be informed immediately The probes must then not be put into operation Safety The probes have been designed and tested in accor dance with IEC Publication 1010 1 Safe ty require ments for electrical equipment for measurement cont...

Page 25: ...her localized near the source by use of the H field probe The high impedance Hi Z probe makes further localization possible by directly contacting the source and to judge the effectiveness of sup pression measures Because of its electrical characteristics the E field probe is not intended to perform measure ments within an equipment or directly on parts that are live Electrical contact of the ante...

Page 26: ...ards integrated circuits PC board edge runs ground plane currents ribbon cables corner seams and similar interference sources Signal feed is via a 1 2m SMA to N connector cable When used in conjuction with a spectrum analyzer or a measuring receiver the probes can be used to locate and qualify EMI sources as well as evaluate EMC prob lems at the breadboard and prototype level They enable the user ...

Page 27: ...robe HZ555 is the right tool It is a direct contact probe to an oscilloscope probe Due to ist patented construction a ground termination by cable is not necessary see also HZ553 The probe is of very high impedance about 250 kOhms and is loading the test point with less than 0 3pF 800 Ohms at 1GHz Thereby one can measure directly in a circuit without significantly influencing the rela tionships in ...

Page 28: ...y of the Vccpin of a 74AC163 The signal amplitude is proportional to the rate of change of the magnetic field and thus of the current at this location of the layer The rise and fall times are in the subnano second range The reason is that the high frequency currents will flow mostly close to the Vcc pin as they can only be fed from the charge of the layers there Such high frequency components can ...

Page 29: ...he use of any further equipment Signal at clock generator output The last example shows the signal taken from a clock distribution point on a Europe size EC board The signal is taken directly from the output of the clock generator Picture 5 shows the signal without any EMI damping measures a very large amplitude signal of 60mV is measured Picture 5 μH field probe signal taken from a cir cuit with ...

Page 30: ...ed to a capacitive total load For most practical cases this does not occur An approximate calculation shows that one half of the capacitive load means a twice faster risetime e g a microprocessor has a specified risetime of 2 x 10 9 s 2ns The capacitive load is supposed to be 150 pF If a signal from this processor is loaded only with a CMOS gate of 12 5 pF the risetime will be 12 times faster and ...

Page 31: ...ed in the catalog This shall be demonstrated with a series of illustrative examples which are measured in circuits of the 74 ACT family The gates are always operated with a 5MHz frequency Figure 1 shows the time and frequency domain outputs of such a gate which is mounted on a printed circuit and is not loaded The frequency spectrum is measurable to 1 000MHz In fact it extends even above 1 000MHz ...

Page 32: ...e input In the time domain the difference appears neg ligible In the frequency domain the middle and upper frequency range is significantly improved If a slower oscilloscope is used any improvement would no longer be recognizable in the time do main The limitation of using an oscilloscope and using only time domain measurements is easily recognizable The EMC relevance of a suppression measure is n...

Page 33: ...C performance and the wrong con clusions This is an expensive measure that will influence the digital function with disappointing EMC suppression As a final example a modern SMT chip filter con sisting of two ferrite beads and a feed through capacitor is shown Figure 6 Figure 7 Figure 7 shows the results which are relatively good The spectrum is limited and the risetime is surprisingly fast The ov...

Page 34: ...transmitters the amplitudes are relatively low The strongest signal observed was a UHF TV transmitter at 474 MHz which was located only 15 km from the laboratory Then up to 800 MHz are several weaker more distant UHF TV trans mitters The final signals occur above 900MHz which are related to cellular telephones This data shows that the probe is wideband and has sufficient sensitivity From the AM ba...

Page 35: ...equency of 275MHz a signal of 55 9 dBm gives a shielding effectiveness of 42 8 55 9 dBm of 13 1 dB For the frequency of 800MHz the shielding effectiveness is only 9 dB Shielding effectiveness of this magnitude are hardly worth the additional sheet metal But such results are quite common These measurements were performed on an EUT which was low price frequency counter There is other equipment where...

Page 36: ...a test than the type of equipment you use Why is there such a cost difference between compliance and pre compliance test instru ments Instruments for making compliance measure ments must conform to CISPR 16 This standard details stringent requirements and some are costly to implement Pre compliance instruments provide valuable measurements and possess some of the features of compliance equipment G...

Page 37: ...nsistor IC or any other component on the contact level the high impedance probe of the HZ530 probe set is indispensable for measurements due to its ultra low input capacitance of 2pF only Do spectrum analyzers have any advan tages over receivers Yes Spectrumanalyzersaregenerallymoreflexi ble particularly for design and diagnostic testing The main advantage is that you can observe large frequency s...

Page 38: ...is question is often asked if a CE Mark EMC test is failed Unfortunately this question can not be answered in general because a metallic housing is not always a good shield No one wants to wait until the next full scale EMC test for the results What if the EUT fails again What is needed is a simple measurement procedure to determine the relative improvement of the radiated RFI For this purpose the...

Page 39: ...39 Subject to change without notice C o m m o n l y a s k e d Q u e s t i o n s ...

Page 40: ...w w h a m e g c o m Subject to change without notice 47 0540 5010 24112008 HAMEG Instruments GmbH HAMEG Instruments GmbH Industriestraße 6 A Rohde Schwarz company D 63533 Mainhausen registered trademark Tel 49 0 61 82 800 0 DQS Certification DIN EN ISO 9001 2000 Fax 49 0 61 82 800 100 Reg Nr DE 071040 QM sales hameg de 7 05 0 5010 ...

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