IC芯片的电磁兼容性设计方案
电磁兼容设计方案

电磁兼容设计方案1. 引言在现代电子设备的设计中,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是一个十分重要的考虑因素。
由于电子设备在工作时会产生电磁辐射并对周围环境中的其他设备和系统产生干扰,如果没有进行充分的电磁兼容性设计,不仅会降低设备的性能和可靠性,还可能导致其他设备或系统的故障。
因此,本文将介绍电磁兼容设计的基本原理和几种常见的设计方案。
2. 电磁兼容性的基本原理电磁兼容性是指在特定工作环境下,电子设备不会产生不受控制的电磁干扰,并且不会受到其他电子设备的干扰。
在电磁兼容性设计中,主要涉及电磁辐射和电磁感应两个方面。
电磁辐射是指电子设备在工作时会通过电磁波的形式向周围空间传播电磁能量。
为了降低电磁辐射对其他设备和系统的干扰,需要采取一定的屏蔽措施,如使用金属外壳、引入地线和屏蔽罩等。
电磁感应是指电子设备会受到周围电磁环境中其他设备和系统的电磁干扰。
为了提高设备的抗干扰能力,需要进行周围环境的电磁干扰分析,并在设计过程中采取相应的抗干扰措施,如增加滤波器、降噪电路、使用扼流圈等。
3. 电磁兼容设计方案3.1 PCB设计在PCB设计中,采取合理的布局和层叠设计可以有效降低电磁辐射和电磁感应。
以下是一些常见的 PCB 设计方案:•分析和规划信号、电源和地线的布局,尽量避免布线交叉和平行走向,减小信号的环形电流。
•使用分层布局,将功率地线和信号地线分开,并通过合理布置等长的连接来减小回路面积。
•添加地线填充,增加整体的屏蔽效果。
•选择合适的线宽和距离,减小电磁辐射的强度。
•使用电磁兼容性强的材料来制作 PCB 板,如使用低介电常数的材料来减小信号传输时的串扰。
3.2 屏蔽措施在电子设备的设计中,屏蔽是一种常见的电磁兼容性设计方案,用来抑制电磁辐射和电磁感应。
以下是一些常见的屏蔽措施:•使用金属外壳或屏蔽罩来封装电子设备,减小电磁辐射的泄漏。
•在 PCB 和连接线上添加屏蔽层或屏蔽材料,阻挡电磁波的传播。
ic芯片emc测试标准

ic芯片emc测试标准IC芯片(Integrated Circuit Chip)是现代电子设备中不可或缺的组成部分,而电磁兼容性测试(Electromagnetic Compatibility Testing,简称EMC测试)则是确保IC芯片在各种电磁环境下能够正常运行的重要步骤。
本文将介绍IC芯片EMC测试的标准及其重要性。
一、EMC测试的意义IC芯片的EMC测试是为了验证其对外部电磁场的干扰抵抗能力以及与其他电子设备之间的相互干扰情况。
有效的EMC测试可以确保IC芯片在正常工作时不会受到电磁辐射的干扰、不会对周围设备产生电磁辐射干扰,从而保证了整个系统的稳定性和可靠性。
二、IC芯片EMC测试标准IC芯片的EMC测试标准主要有国际标准和行业标准两类。
1. 国际标准(1)CISPR 22:《信息技术设备无线电骚扰特性的限值和测量方法》是由国际电工委员会(IEC)发布的标准,主要适用于计算机和信息技术设备。
(2)EN 55022:该标准是CISPR 22的欧洲版本,用于欧洲市场上的计算机和信息技术设备。
(3)ISO 11452-1:这是汽车电子设备EMC测试的国际标准,适用于汽车芯片的EMC测试。
2. 行业标准(1)GB/T 17626:该标准由中国国家标准委员会发布,是中国的通用EMC测试标准。
(2)GB 9254:该标准是中国电子工业部颁布的电子信息产品EMC测试要求。
(3)SJ/T 11364:这是半导体集成电路EMC测试的行业标准,主要包含了测试方法和测试参数等。
三、IC芯片EMC测试流程IC芯片的EMC测试流程可以分为以下几个步骤:1. 准备测试环境在测试前,需要准备好符合测试标准的测试环境,包括专用的电磁屏蔽房、电磁辐射发射及抗干扰测量仪器等。
2. 进行辐射发射测试辐射发射测试主要是针对IC芯片本身产生的电磁辐射进行测量,以确保其在规定范围内。
3. 进行抗干扰测试抗干扰测试是为了验证IC芯片对外部电磁场的抵抗能力。
电磁兼容解决方案

电磁兼容解决方案一、引言电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指在特定的电磁环境中,各种电子设备能够在不相互干扰的情况下正常工作的能力。
随着电子设备的普及和应用范围的扩大,电磁兼容问题日益突出,解决电磁兼容问题对于确保设备的正常运行和保证通信质量至关重要。
本文将详细介绍电磁兼容解决方案的标准格式,包括问题描述、需求分析、解决方案设计、实施步骤和效果评估等内容。
二、问题描述在某公司的生产车间中,存在着多种电子设备同时工作的情况。
然而,这些设备之间相互干扰导致工作异常、通信中断等问题频发。
为了解决这一问题,需要制定一套电磁兼容解决方案,确保各设备能够在同一电磁环境中正常工作。
三、需求分析基于问题描述,我们对电磁兼容解决方案的需求进行分析如下:1. 确保各设备在同一电磁环境中不相互干扰,保证正常工作;2. 提高设备的抗干扰能力,减少外界电磁干扰对设备的影响;3. 保证设备之间的通信质量,防止通信中断;4. 提供可行的解决方案,并确保实施的可行性和有效性。
四、解决方案设计基于需求分析,我们设计了以下解决方案:1. 电磁屏蔽措施:通过在设备周围设置电磁屏蔽材料,减少设备之间的电磁干扰。
可以使用金属屏蔽箱、屏蔽罩等材料来实现电磁屏蔽。
2. 接地措施:通过良好的接地系统设计,确保设备的接地电阻足够低,减少电磁干扰的传导和辐射。
3. 滤波器的应用:在电源线路上使用滤波器,可以有效地滤除高频噪声和电磁干扰,提高设备的抗干扰能力。
4. 电磁干扰源的管理:对于存在较强电磁辐射的设备,可以采取远离其他设备的布局,减少干扰。
5. 电磁兼容测试:在解决方案实施之前,对设备进行电磁兼容测试,确保解决方案的有效性。
五、实施步骤基于解决方案设计,我们制定了以下实施步骤:1. 确定电磁屏蔽材料的种类和数量,并在设备周围进行布置,确保设备之间的电磁屏蔽效果达到要求。
2. 对设备的接地系统进行检查和改进,确保接地电阻符合标准要求。
集成电路设计中的电磁兼容问题分析与解决

集成电路设计中的电磁兼容问题分析与解决随着科技的不断发展,电子产品已经成为我们生活中的必需品。
而集成电路(Integrated Circuit,IC)也是许多电子产品的核心,它能将数百万个元器件、电路和电源等集成成一个小芯片。
但在集成电路设计中,电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)问题却时常出现,其不仅会影响电路的性能,还会严重威胁电路的安全性。
本文将对集成电路设计中的电磁兼容问题进行分析,并探讨解决方案。
一、电磁兼容问题的意义电磁兼容问题是指在电子产品中,不同电路之间电磁辐射和电磁感应引起的相互影响。
在集成电路设计中,电磁兼容问题的解决是非常重要的,这不仅能保证电路正常运行,还可以防止电路发生故障,甚至发生火灾等安全事件。
由于集成电路中的电流和电压非常小,如果不加以处理,会导致电磁波干扰周围的其他电路,影响设备的正常使用。
而电磁辐射的波长很短,可以穿过铜箔、屏蔽壳等表面屏蔽措施。
因此,彻底解决集成电路中的电磁兼容问题是非常重要的。
二、电磁兼容问题的检测与分析在集成电路设计的过程中,电磁兼容问题的检测与分析是非常关键的步骤。
常用的检测方法包括模拟和数字仿真等。
其中,数字仿真的检测结果更加准确,具有更高的可重复性,因此被广泛采用。
数字仿真中的电磁兼容问题分为导线辐射和共模电磁干扰两种情况。
导线辐射是指在导线上产生的电磁辐射问题,而共模电磁干扰是指当两个电路共用地线时产生的电磁干扰问题。
在数字仿真中,我们可以通过计算电磁波的能量分布、电磁干扰的传输路径、电磁兼容问题的发生概率等多种方式来检测电磁兼容问题。
这些仿真结果可以指导工程师进行电路的设计和优化。
三、电磁兼容问题的解决方案在集成电路设计中,电磁兼容问题的解决方案主要包括两个方面:一是增强电路的抗电磁干扰能力,另一个是减少电路的电磁辐射。
1.增强电路的抗电磁干扰能力在集成电路设计中,可以通过以下措施增强电路的抗电磁干扰能力:(1)引入滤波器。
单板电磁兼容(EMC)的设计

铝电解电容通常是由在两个电解质中间缠上螺旋状的金属箔构成,每单位体积可以达到 很高的电容值,但是也增加了内部的感应系数。
钽电容由带直接焊盘和脚位连接的块电解质构成, 它有比电解电容小的感应系数。
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图 3: 阻抗特行和不同的介质材料 表 1: 电容的谐振频率
译者:xddjd
另外影响去耦电容效率的因素是电容的介质材料, 生产去耦电容常用两种材料,一种 是钡钛氧体(Z5U),另外一种是锶钛氧体(NPO),Z5U 有更大的介电常数, 它的谐振 频率从 1MHZ 到 2OMHZ, NPO 的介电常数比较小, 有较高的谐振频率(超过 1OMHZ), 所以,Z5U 更适合在低频电路中做去耦电容, 而 NPO 更适合在高频电路中(超过 50MHZ).
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译者:xddjd
为了最佳的 EMC 性能,电容最好有很小的等效串联电阻,因为等效串联电阻对信号有 衰减作用,特别是工作频率接近于电容的谐振频率时。
(3.1) 旁路电容:旁路电容的主要作用的对交流旁路,滤掉从敏感区域进入的干扰。旁 路电容主要担当高频的旁路器件,来减少在电源部分的瞬态电路的要求。通常,铝和钽电容 是旁路电容的最佳选择,它们的取值取决于 PCB 上瞬态电流的需要,但是通常取值在 10~ 470UF, 假如 PCB 上有许多集成电路,开关电路和 PCB 上带有长导线的程序存储单元,可能需要 更大的电容。
无铅和表面贴的元器件相比来说有更小的寄生效应, 大约有 0.5nH 的寄生电感和 0.3PF 的终端电容。从 EMC 的观点来看,首选应当是表面帖元器件,然后是径向的有铅封 装元器件,然后才是轴向的有铅封装元器件。
芯片设计中的电磁兼容性分析技术有哪些创新

芯片设计中的电磁兼容性分析技术有哪些创新在当今科技飞速发展的时代,芯片作为电子设备的核心组件,其性能和可靠性至关重要。
而电磁兼容性(EMC)是确保芯片在复杂电磁环境中正常工作、不干扰其他设备且自身不受干扰的关键因素。
随着芯片集成度的不断提高、工作频率的增加以及应用场景的日益多样化,传统的电磁兼容性分析技术已经难以满足需求,因此一系列创新的技术应运而生。
一、三维全波电磁场仿真技术传统的电磁兼容性分析方法大多基于二维模型或简化的三维模型,这在面对日益复杂的芯片结构时存在较大的局限性。
三维全波电磁场仿真技术的出现是一项重大创新。
它能够精确地模拟芯片内部的电磁场分布,考虑到多层布线、过孔、封装等复杂结构的影响。
通过这种技术,设计人员可以更准确地预测电磁干扰的产生和传播路径,从而优化芯片布局和布线,提高电磁兼容性。
例如,在高速数字芯片设计中,信号的传输速度越来越快,信号完整性问题变得尤为突出。
三维全波电磁场仿真可以帮助分析高速信号在传输线上的反射、串扰等现象,从而合理地设计匹配电阻、端接电容等,减少信号失真和电磁辐射。
二、电磁拓扑分析方法电磁拓扑分析方法是将芯片及其周边环境看作一个由多个电磁单元组成的网络,通过分析这些单元之间的连接关系和电磁耦合特性,来评估整个系统的电磁兼容性。
这种方法的创新之处在于能够将复杂的电磁问题分解为相对简单的子问题,从而降低分析的难度和计算量。
在芯片设计中,电磁拓扑分析可以帮助确定关键的电磁耦合路径,针对性地采取屏蔽、滤波等措施。
比如,对于电源分配网络,通过电磁拓扑分析可以找出容易产生噪声的节点和路径,进而优化电源滤波电容的布局和参数,提高电源的稳定性和抗干扰能力。
三、多物理场协同仿真技术芯片在工作过程中会同时受到电磁场、热场、力场等多种物理场的作用,这些物理场之间相互影响。
多物理场协同仿真技术的创新在于能够同时考虑这些物理场的耦合效应,从而更全面地评估芯片的电磁兼容性。
以芯片的热效应为例,温度的升高会导致材料的电导率发生变化,进而影响电磁性能。
芯片设计的可靠性分析与优化
芯片设计的可靠性分析与优化随着电子技术的快速发展,芯片技术已经成为各种电子设备的核心。
从智能手机到计算机,从汽车电子到医疗设备,芯片作为控制和处理器具有不可替代的地位。
由于芯片设计的复杂性和制造技术的限制,芯片的可靠性分析和优化显得尤为重要。
一、芯片设计的可靠性分析芯片的可靠性包括两个层面:电性可靠性和物理可靠性。
电性可靠性指的是芯片在长时间使用过程中,其电气性能表现是否稳定一致、符合规定的要求。
物理可靠性指的是芯片本身的物理结构是否经过充分考虑,有无潜在的缺陷或制造缺陷。
1.1 电性可靠性分析电性可靠性的分析主要包括以下方面:1.1.1 温度分析芯片的工作温度是一个重要的电性能量。
在运行过程中,芯片温度的变化会影响芯片的性能。
温度过高会导致硅芯片失去其性能和可靠性,甚至在终端使用中会出现故障。
因此,在芯片设计之前就需要进行温度分析,以确保芯片的电气性能在一定温度范围内稳定。
1.1.2 电磁兼容性分析芯片在终端设备中需要与其他设备进行互动和交流。
因此,芯片的电磁兼容性也是一个重要的可靠性指标。
如果芯片电磁兼容性差,就可能会产生干扰或者受到外界干扰,导致芯片的性能下降,甚至出现故障。
因此,在芯片设计之前要进行电磁兼容性分析,并采取措施以确保芯片的电磁兼容性。
1.1.3 电路完整性分析芯片的电路完整性是指芯片电路中各个部分之间的信号完整性和数据完整性。
由于信号线长度、电气性能等因素的影响,信号在芯片内部的传输会受到一些限制。
这些限制可能导致信号的失真或数据的丢失,如果不加以考虑和解决,就会影响芯片的性能。
因此,在芯片设计时需要考虑电路的完整性,同时采取措施以改善它。
1.2 物理可靠性分析物理可靠性的分析主要包括以下方面:1.2.1 设计布局分析芯片的可靠性在设计布局时就应该受到充分考虑。
为防止外部干扰,芯片设计中需要给各个模块之间留一定的间隔,以避免互相干扰。
同时,为了保证芯片的可靠性,需要合理设计供电、接地等电路,以避免电源噪声及地回流等问题。
芯片设计中的电磁兼容性问题如何解决
芯片设计中的电磁兼容性问题如何解决在当今高度数字化和信息化的时代,芯片作为各种电子设备的核心组件,其性能和可靠性至关重要。
然而,在芯片设计过程中,电磁兼容性(EMC)问题是一个不容忽视的挑战。
电磁兼容性是指电子设备在其电磁环境中能正常工作,且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的能力。
如果芯片在设计阶段没有充分考虑电磁兼容性,可能会导致信号干扰、数据错误、系统故障甚至整个设备无法正常运行。
因此,解决芯片设计中的电磁兼容性问题具有极其重要的意义。
要解决芯片设计中的电磁兼容性问题,首先需要深入了解电磁干扰的产生机制。
电磁干扰主要来源于三个方面:传导干扰、辐射干扰和串扰。
传导干扰是指干扰信号通过电源线、信号线等导体传播;辐射干扰则是通过空间电磁场向外传播;串扰则是指相邻信号线之间的电磁耦合。
在芯片内部,由于晶体管的高速开关动作、电流的快速变化以及布线的不合理等因素,都可能产生这些电磁干扰。
为了降低传导干扰,在芯片设计中可以采用合理的电源和地平面布局。
电源平面和地平面应该尽可能地靠近,以减小电源和地之间的阻抗,从而减少电源噪声和地弹噪声。
同时,在电源引脚处添加适当的滤波电容,可以滤除电源线上的高频噪声。
此外,对于输入输出接口,应该采用合适的滤波电路,以阻止外部的干扰信号进入芯片内部,同时也防止芯片内部的干扰信号向外传播。
辐射干扰的抑制则需要从芯片的封装和布局入手。
合理的芯片封装可以有效地屏蔽内部电路产生的电磁场,减少对外辐射。
在芯片布局方面,应尽量减小高速信号线的长度,避免形成环形天线结构。
对于敏感电路,如模拟电路部分,应该与数字电路部分进行隔离,以减少数字电路产生的噪声对模拟电路的影响。
串扰是芯片设计中另一个常见的电磁兼容性问题。
为了减小串扰,可以采用增加信号线间距、使用屏蔽线或者采用差分信号传输等方法。
在布线时,应该遵循一些基本原则,如尽量避免平行布线、减少信号线的交叉等。
同时,对于关键信号线,可以采用多层布线或者在相邻层之间设置地平面来进行隔离。
集成电路设计中的电磁兼容性分析
集成电路设计中的电磁兼容性分析随着现代电子设备的普及,人们对电磁兼容性的关注度也日益提高。
电磁兼容性(EMC)是指电子设备在电磁环境下的工作能力,其包括两个方面,即电磁兼容(EMI)和抗干扰(EMS)。
其中,EMI指的是电子设备产生的电磁辐射或传导干扰到其他设备和系统,而EMS则是指电子设备能够在电磁干扰环境下工作正常。
在电子工程中,EMC问题的解决是非常重要的,因为如果电子设备没有EMC,将会对周围的电子设备和系统产生严重的干扰,影响设备的正常工作。
集成电路设计中,电磁兼容性分析尤其重要。
集成电路(IC)是一种电子器件,是许多电子设备的核心部件。
集成电路设计的目标是保证新产品的性能、功能和生产成本。
在设计阶段,确保电磁兼容性可以帮助设计人员预测和解决IC的EMI和EMS问题。
本文将讨论在集成电路设计中,如何进行电磁兼容性分析。
一、减少辐射干扰首先,要减少IC产生的辐射干扰,设计人员需要采取一些措施。
其中,最重要的是结构分析。
设计人员需要分析IC的结构,确定哪些部分更有可能产生辐射干扰。
然后,对这些部分进行优化,找出并消除潜在的干扰源。
此外,布线也是一个重要的方面。
通常情况下,IC的铜层和信号层必须严格分开。
同时,布线也需要尽可能地降低EMI的影响。
例如,在互连线路上,可以采用缠绕在一起的方式,这样可以减少线路之间的EMI。
二、降低传导干扰在集成电路设计中,另一个关键问题是如何降低传导干扰。
传导干扰是指电路之间通过传导方式发生相互干扰。
再次,结构分析和信号线路都是非常关键的。
在结构分析方面,设计人员需要注意两个方面。
首先,不同信号之间应该尽可能远离。
其次,电路的光源和灯光源应该远离敏感器件。
在信号线路方面,设计人员需要采取预防措施来降低传输EMI。
首先,信号线应该尽可能地短,这有助于降低信号线上的电磁辐射。
其次,为了降低传导干扰,可以采用屏蔽线路技术,即在信号线的周围加上屏蔽层,以减少传输时的EMI。
电路电磁兼容性设计如何设计抗干扰和抗辐射电路
电路电磁兼容性设计如何设计抗干扰和抗辐射电路电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)是指电子设备在相互干扰和和外界电磁环境下能够正常工作的能力。
在电子产品的设计中,抗干扰和抗辐射电路的设计是确保电子设备在各种电磁环境下能够稳定运行的重要因素。
本文将讨论电路电磁兼容性设计中如何设计抗干扰和抗辐射电路。
一、抗干扰电路设计抗干扰电路设计是为了减少电子设备对外界电磁噪声的敏感度,防止其发生故障或误操作。
以下是几种常见的抗干扰电路设计方法:1. 电源线滤波器:通过在电源输入端添加滤波电路,能够滤除掉电源线上的高频噪声,减小对电子设备的影响。
2. 地线设计:良好的接地设计可以有效地抑制干扰信号的传播,例如通过增加接地电感和接地电容,形成低阻抗的接地路径。
3. 屏蔽设计:在电路板的设计中,使用屏蔽罩或金属层来遮蔽电子设备内部的干扰源,从而降低对周围环境的干扰。
4. 布线设计:合理的布线可以减少信号间的串扰,例如将高频信号线和低频信号线分开布置,避免相互干扰。
5. 过压保护设计:在电路中添加适当的过压保护电路,可以避免由于外界电磁干扰引起的过压情况,保护电子设备的正常工作。
二、抗辐射电路设计抗辐射电路设计是为了减少电子设备对外界电磁辐射的敏感度,防止其自身辐射对其他设备和系统造成干扰。
以下是几种常见的抗辐射电路设计方法:1. 圆孔规则:根据电磁波波长和孔洞尺寸之间的关系,设计合理大小的圆孔,使其具有较好的屏蔽性能。
2. 接地设计:良好的接地设计可以有效地将电磁辐射信号导入地面,减小辐射功率。
3. 电磁辐射滤波器:通过添加辐射滤波器,限制高频电流在电路中的传播,减少辐射发射。
4. 屏蔽设计:在电路板设计中增加屏蔽层或屏蔽导线,使电磁辐射局限在设备内部,减少对外界的辐射。
5. 地面平面分割:通过将地面平面划分为小的分区,降低不同分区之间电荷的流动速度,减小辐射功率。
三、电路模拟与仿真为了更好地评估电路的电磁兼容性性能,可以使用电磁仿真软件对电路进行模拟和仿真。
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IC芯片的电磁兼容性设计方案2011-12-19 22:48:43| 分类:EMC/EMI | 标签:|字号大中小订阅IC芯片的电磁兼容性设计方案论述了芯片级电磁兼容性的设计方法。
最后给出了芯片级电磁兼容性研究中存在的问题及未来的研究重点1、分析和解决电磁兼容性的一般方法随着科学技术的发展,系统越来越复杂,使用的频谱越来越宽,根据电磁兼容性学科中多年的研究可知,分析和解决设备、子系统或系统间的电磁兼容性问题一般有3种方法,他们分别为问题解决法(ProlemSolvingApproach)、规范法(SpecificationApproach)和系统法(SystemsApproach)。
1.1问题解决法问题解决法主要指在建立系统前并不专门考虑电磁兼容性问题,待系统建成后再设法解决在调试过程中出现的电磁兼容性问题的方法。
系统内或系统间存在的干扰问题有三要素,即干扰源、接受器和干扰的传播路径。
因此用问题解决法解决系统内或系统间的电磁兼容性问题时,首先必须正确地确定干扰源。
为了做到这一点,从事电磁兼容性方面工作的工程师要比较全面地熟悉各种干扰源的特性。
在确定干扰源后再确定干扰的耦合路径是辐射耦合模式还是传导耦合模式,最终决定消除干扰的方法。
1.2规范法为了满足电磁兼容性的要求,各国政府和工业部门尤其是军方都制订了很多强制执行的标准和规范,例如美国军用标准MIL-STD-461.所谓规范法是指在采购系统的设备和设计建立子系统时必须满足已制订的规范。
规范法预期达到的效果就是:如果组成系统的每个部件都满足规范要求,则系统的电磁兼容性就能保证。
1.3系统法系统法集中了电磁兼容性方面的研究成果,从系统的设计阶段的最初就用分析程序来预测在系统中将要遇到的那些电磁干扰问题,以便在系统设计过程中作为基本问题来解决。
目前有下列几种已广泛使用的大规模电磁干扰分析程序:系统和电磁兼容性分析程序(SEMCAP);系统和电磁兼容性分析程序;干扰预测程序IPP-1;系统内部分析程序IAP;共场地分析模型程序COSAM等。
对于EMC系统设计的3种方法而言,问题解决法即先建立系统,在系统出现EMC问题时,利用EMI抑制技术解决EMC问题,这种方法很冒险,有可能会出现大量的返工。
规范法则是要求每个分系统预先符合所要求的EMC规范或标准。
如产品需要销售到美国,就要求每个分系统满足美国FCCPart15或Part18相应的标准,利用这些标准进行计算、设计分系统来保证最终产品的EMC性能。
规范法比问题解决法更合理,但他的不足之处是他可能引入过储备的设计。
系统法集中了EMC方面的成就,他根据EMC 的要求给出最佳的工程设计、试验过程中对EMC进行分析预测,合理分配EMC指标,保证系统EMC的设计要求。
随着电子设备工艺的飞速发展,集成电路的集成度几乎每年都翻一番,EMC问题已由系统级上升至芯片级。
因此,对芯片级电磁兼容性的设计研究就显得尤为重要了。
2、芯片级电磁兼容由于芯片级电磁兼容的描述是一个相对较新的学科,尽管对于电子系统及子系统已经有了说明详细的标准和辐射参考标准,但对于在这些系统中应用到的集成电路来说却是一个空白。
尤其是近年来集成电路的制造工艺在不断提高,已从超深亚微米进入到纳米阶段,加工芯片的特征尺寸进一步减小。
于是,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。
这就使得芯片级电磁兼容显得尤为突出。
因此,制定一套公认的芯片级电磁兼容测量程序将会填补这一空白。
2.1芯片级电磁兼容的描述附属于国际电工委员会(IEC)的主要负责集成电路方面研究的机构正致力于研究集成电路电磁兼容性描述的2项标准。
在不久的将来,就能根据IEC61967标准来描述集成电路的电磁辐射,根据IEC62132标准来描述集成电路的抗扰度。
尽管这2项标准中所描述的测量方法并不能够完全取代系统级的电磁兼容测量方法,但设计工程师将具备鉴别主要辐射源及在应用程序中哪一部分具有最低敏感度的能力。
目前“IEC61967标准:用于测量集成电路电磁辐射频率150k~1GHz”包括以下6个部分:通用条件和定义;辐射测量方法--横向电磁波室法;辐射测量方法--表面扫描法;传导辐射测量方法1Ω150Ω直接耦合法;传导辐射测量方法WFC(WorkenchFaradayCage)方法;传导辐射测量方法--探磁针法。
而第2项标准“IEC62132标准:用于测量集成电路电磁抗扰度”目前暂时包括以下5部分:通用条件和定义;辐射抗扰度测量方法--横向电磁波室法;传导抗扰度测量方法--大量电流注入法(CI);传导抗扰度测量方法--直接激励注入法(DPI);传导抗扰度测量方法--WFC(WorkenchFaradayCage)方法。
以上2项标准中所描述的测量方法可以被用作集成电路辐射和抗扰度规范说明的基础。
当然,这些方法既有他们的优势,同时也存在局限性。
因此,电子设备的设计者以及半导体生产商应谨慎地选择最符合其自身需求的测量方法。
虽然能够用这些测量方法来描述芯片级集成电路的电磁兼容性,但不可能在系统级与芯片级测量方法之间进行直接比较。
即使集成电路已经可以满足芯片级电磁兼容的需要,生产商仍需在整个系统中实现电磁兼容的测量。
通常,典型的电磁兼容测量方法,如过滤或屏蔽技术对于实现电子设备的电磁兼容性要求是必不可少的。
至于在哪一部分实现电磁兼容性测量法(如在集成电路内或在印刷电路板上),则取决于成本及可行性方面(如可用空间等)的考虑。
解决电磁兼容性问题的最有效的方法是查明并且减少实际的干扰源。
其中一个最重要的解决芯片级电磁兼容的方法就是“表面扫描法(IEC61967-3)”。
采用这种方法,能够使集成电路表面电磁场的实际磁场和电场形象化,同时,还能准确、容易地定位集成电路电磁辐射的干扰源。
下面就对其进行介绍。
2.1.1表面扫描法IEC61967标准中的这一部分描述了评估集成电路表面的近电场和近磁场元件的一种方法。
这种方法适用的频率范围为10M~3GHz。
为了测量这些场的分布状态,可以使电场探针或磁场探针机械地移过集成电路的表面(探针可以平行或垂直于集成电路表面)。
测量数据可以通过计算机进行处理,并且,在一定的扫描频率下的场强能够用有色图谱形象地表示出来。
运用这种方法所能达到的效果与机械探针配置系统的精度及所用探针的尺寸密切相关。
这一方法给我们提供了一个有用的工具,运用他可以准确地定位小片上集成电路封装内电磁辐射量过大的区域。
2.1.2电场和磁场探针进行电场测量时,IEC61967-6标准中对具有部分屏蔽的微型电场探针的构造设计进行了规定。
而对于磁场测量,这一标准则建议使用单向微型磁场探针。
这2种探针都可用0.02英寸的半导体同轴电缆来制作。
最典型有效的磁场探针的孔径大约是200μm。
用同轴电缆制作的电场和磁场探针。
是一个磁场探针的实际外观。
除了同轴电缆本身的屏蔽之外,为了改进探针的屏蔽效果,还需运用其他的屏蔽措施。
2.2实际应用可以由一个微型位置调节器控制探针沿3个垂直方向线性移动进行表面扫描。
为了扫描集成电路表面的矩形区域并用计算机处理所得到的测量数据,目前已经开发出了一种应用程序,可以使探针在集成电路表面之上沿正交面方向移动。
这一程序能够给出所测电场或磁场的二维曲线。
为了进一步处理测量数据,可以将其保存为ASCII文件。
探针也可以分别放置在小片或集成电路封装之上的任何位置。
这就使得直接测量小片的特定部位的电磁辐射成为可能,如测量高速运算放大器。
给出了集成电路封装表面磁场扫描的示意图。
从图中可以明显地看出具有较高的磁场强度元件的区域。
由于高短路电流与高动态转换电流结合,故具有较高磁场辐射的管脚通常是集成电路的电源供应管脚和负载输出管脚。
正是由于整个集成电路的电磁辐射主要集中在这些管脚上,所以电磁兼容性测量就应该从这里着手。
用三维图形示出扫描区域磁场强度的测量结果。
具有较高磁场强度的区域用红色突出出来,而具有较低磁场强度的区域用蓝色表示。
对具有较高磁场强度区域有一定的了解之后,设计者就能够重新设计自己的电路以减少全局的电磁辐射。
同时,版图工程师也可得到关键的提示,指导如何布置元件以降低辐射。
结语对于微电子行业来说,芯片级电磁兼容性的描述已经成为一个非常重要的主题。
实际上,如果不对集成电路电磁辐射及抗扰度方面进行深入的研究,就很难满足电子设备电磁兼容性方面的需要。
随着工作频率及芯片复杂度的不断增长,具有低电磁辐射和高抗扰度的集成电路设计将越来越演变成具有挑战性的课题。
将来,半导体生产商都将使用新标准(IEC61967和IEC62132)中所描述的不同的测量方法,来描述其集成电路的电磁辐射和抗扰度。
而其中的“表面扫描法(IEC61967-3)”可以被用来查明造成整个电磁辐射的主要干扰源。
因此,今后的研究重点应致力于芯片级电磁兼容性设计和优化,必须着重研究以下几个问题:一是更好地了解地面反射,进而了解普通模式电流是如何影响电磁辐射的,改进对辐射的控制;二是改进用于仿真的封装模型,改进芯片级电磁兼容的处理工具;三是减少信号完整性问题,提高防射频干扰的模拟模块和输入/输出模块的敏感度;四是减少封装产生的寄生参数,更好地控制输出信号的升降次数(适度的回转率)。