电子产品世界

识别ESD源位置的关键是测量两个天线之间的到达时间。

ESD放电难以定位，因为它们不是周期性发生的。相反，它们是间歇性的。我之前写过一份应用说明，讲述如何使用示波器追踪ESD电流在产品中的路径[1]。然而，在许多情况下，ESD放电可能来自大型工业设施的各种组装或生产区域。我曾在一家轮胎厂追踪ESD事件，这些事件正在逐步损坏一个自主机器人系统的电池。

我们如何利用示波器在工厂环境中检测静电放电？我最初在Doug Smith的一次公开研讨会上得到这个想法。基本想法是将两个短而相同的单极天线[3]连接到示波器上的独立输入（将输入切换到50 Ω阻抗），并设置通道1触发器、自动触发和上升时触发。通过使用压电烧烤打火机调整触发电平以实现稳定捕获，这种打火机在大多数五金店都有售（燃气耗尽后，你就有一个火花发生器）。从水平天线设置为2纳秒/分，垂直天线设置为200毫伏/分。

像Micsig TO3004示波器[4]这样的示波器非常适合这个应用，因为所有输入端口都位于顶部。这样我就能把短伸缩天线连接到频道1和4（用于间距）。图1展示了示波器和我的烧烤打火机作为测试源。

图1。在示波器1和4的示波器上连接两个天线，可以获得它们之间的最大距离。

静电效应事件的方向寻找

ESD事件由于电感导线作为发射“环”天线，导致环形。波形的重要部分是来自1和4频道信号的两个前缘。注意，随着波环减小，频率也随之降低;因此，为了获得最佳准确性，我们希望光标设置在振铃开始附近。

图2显示了左侧ESD源关闭后产生的波形。黄色走线（图1中的通道1和左侧天线）是第一个被触发的，因此我们看到左侧天线先接收到该波。落后560 ps的是绿色波（通道4和右侧天线）。

图2。产生的波形显示在示波器左侧的静电干扰源。到达时间的差异表明了与各天线的相对距离，从而决定了ESD事件的方向。

一个有趣的点是“飞行时间”计算。这可以通过560 ps的差异观察到。电磁波在自由空间中以约每纳秒12英寸的速度传播。天线间距约为5.5英寸，因此计算两天线之间的飞行时间等于5.5/12 = 0.4583或458 ps。这大致上是我们用光标测量的560 ps。

图3展示了ESD源正对、面向示波器、距离各天线等距的波形。这里，我们可以看到两个波前重合，表明ESD源要么正前方，要么正好在示波器面后方，同时到达天线。

图3。由此产生的波前是重合的，表明静电磁源正好位于示波器面的正前方或正后方。

图4显示了将ESD源移至右侧时产生的波形。绿色走线（通道4和右侧天线）是最先触发的，因此我们看到右侧天线先接收到波。落后520 ps的是黄色波段（通道1，左侧天线）。

图4。产生的波形显示在示波器右侧的静电信号源。时间差决定了方向。

由于Micsig TO3004便携性强，且每个天线都能捕捉ESD波，简单地将波前对齐，要么直接指向ESD源，要么远离源。通过向某一方向走几英尺，你应该能够三角定位源头的位置。

一点点。由于天线相对较短且距离较近，信号捕获可能不足。你可能需要把伸缩天线拉得更远，或者提高垂直幅度灵敏度。我还发现把两个天线分开，有助于让波前更分开一些。

另一个观点是，通过将天线间距更远，可以记录到两个波前飞行时间间距的差异更大。例如，如果两个天线连接在相等长度的同轴线上，且手持接线，最坏情况下波前差约为3×1纳秒/英尺=3纳秒。

实际工厂静电示例

现实中的静电放电通常不会像烧烤火器那样干净利落的环波，但看起来可能很难看（见图5）。这是我之前提到的那个轮胎工厂拍摄的一个例子，包含多次静电电击发。虽然看起来复杂，但请记住，波形中重要的部分是示波器捕捉到的前沿。波前的差异会让你找到方向，就像上面的例子一样。

图5。工厂环境中多次静电放电的实际例子。

摘要

虽然任何示波器都可以用来“定位”静电放电的源头，但便携式示波器如Micsig TO3004是理想的，因为便携性强，且顶部有四个输入端口，天线可以彼此分开放置，以获得最佳的方向性角度分辨率。

关键词： 示波器 天线定位 静电信号源