集成电路的电磁兼容 低发射、低敏感度技术PDF电子书下载

第1章　集成电路电磁兼容的基本概念 1

1．集成电路的电磁兼容 1

1.1　芯片内的EMC 1

1.2　外部耦合的EMC 4

2．集成电路的电磁兼容测量基础 7

2.1　骚扰测量 7

2.2　抗扰度试验 9

3．IC的EMC模型 10

4．总结 10

5．参考文献 10

第2章　历史与现状 12

1．早期的研究工作 12

2．1990—1995年间ICS在集成电路EMC方面的研究 14

3．集成电路的敏感度（从1995年开始） 16

4．集成电路的寄生发射 18

5．集成电路EMC的标准化 22

5.1　测量方法 22

5.2　器件的EMC模型 23

5.3　趋于融合 25

6．特别事件和出版物 25

7．IC的发展历程 25

8．封装蓝图 29

9．EMC问题 31

10．总结 33

11．参考文献 33

12．参考标准 36

第3章　基础和理论——EMC现象的数学背景 38

1．基本电磁场理论 38

1.1 电磁辐射的物理概念 38

1.2　电偶极子的计算公式 39

1.3　磁场环的辐射 39

1.4　辐射功率 40

1.5　讨论 41

2．傅里叶分析 41

3．传输线 44

3.1　传输线模型 45

3.2　电报方程 45

3.3　信号在无损耗线路上的传播 46

3.4　负载条件 47

3.5　集成电路中的传输线 47

3.6　史密斯图 48

4．RLC表达式 48

4.1　介绍 48

4.2　分布式模型和集总模型 50

4.3　集总模型的限制 50

4.4　趋肤效应 52

4.5　互连线 56

5．S参数 61

5.1 S参数的影响 62

5.2 S参数的定义 62

5.3 S11,S12,S21和S22的测量 63

5.4 S矩阵的特性 64

5.5 S参数的测量 65

6．总结 66

7．参考文献 66

第4章　测量方法——集成电路的发射和敏感度 67

1．简介 67

2．TEM/GTEM小室方法 68

2.1　简述 68

2.2 TEM小室内IC发射测量的配置 70

2.3　使用TEM小室测量微处理器的辐射 71

2.4 GTEM:TEM小室的高频变体 72

2.5 同小室测量结果的相关性 74

3．近场扫描方法 74

3.1　扫描仪和定位系统 75

3.2　近场扫描使用的探头 76

3.3　集成电路发射 78

3.4　讨论 79

4．1Ω/150Ω传导法 79

5．工作台法拉第笼法 80

5.1 WBFC方法的适用范围 81

5.2　工作台法拉第笼法的基本观念 81

5.3　功率匹配 83

5.4　耦合去耦网络 84

5.5　测量 84

5.6　讨论 85

6．大电流注入法（BCI） 85

6.1 RF输入系统的校准 86

6.2　测试配置 87

6.3　干扰 88

6.4 BCI测试算法 88

6.5 合格判据检测 89

6.6 PCB和其他硬件设置 90

6.7 BCI测试结果 90

7．直接功率注入法（DPI） 91

7.1 DPI测试算法 92

7.2 DPI测试结果 93

8．集成电路的瞬态抗扰度 93

8.1 动机 93

8.2　耦合路径 94

8.3　瞬态抗扰度环境 94

8.4　集成电路的测试方法 95

8.5　新兴的IC测试方法 98

8.6　讨论 104

9．电波暗室内的发射和抗扰度测试 105

9.1 IC的远场发射 105

9.2　测量IC的远场电场 106

9.3　电波暗室内的发射测量 106

9.4 IC辐射的抗扰度测试 107

9.5　电波暗室内的抗扰度测试 107

9.6　混响室内的发射和抗扰度测试 109

9.7　讨论 110

10．片上测量 111

10.1 片上示波器 111

11．集成电路的EMC测试计划 113

11.1　标准发射电平 113

11.2　抗扰度电平 115

12．讨论和总结 116

13．参考文献 117

第5章　EMC建模——集成电路中骚扰发射和抗扰度现象的建模概览 119

1．静电放电模型 119

1.1　简介 119

1.2 ESD测试模型 120

1.3　人体模型（HBM） 120

1.4　机器模型（MM） 122

1.5　带电器件模型（CDM） 123

1.6　传输线脉冲模（TLP） 125

2．内部电流整流 126

2.1　起因 126

2.2　寄生发射的基本原理 127

3．印制电路板模型 129

3.1 PCB概述 129

3.2 PCB的标准形状和特征 129

4．封装 135

4.1　标准IC封装技术 135

4.2　等效封装电路的计算 135

4.3　例1：中等功率IC封装 137

4.4　例2：Cesame芯片封装 138

5．发射模型 138

5.1　简介 138

5.2 ICEM模型 139

5.3 IBIS模型 150

5.4 IMIC模型——集成电路的I/O界面模型 156

5.5 LECCS模型：线性等效电路和电流源模型 162

6．输入／输出模型 166

6.1　简介 166

6.2 I/O的模块描述 166

6.3　缓冲器模型 166

6.4 I/O模块模型 168

6.5 LECCS-I/O模型 168

7．抗扰模型 170

7.1　简介 170

7.2　仿真模型元素的介绍 170

7.3　仿真的设置 172

7.4　失败判据的定义 172

7.5　仿真与测量结果的比较 175

7.6　抗扰LECCS模型 177

7.7　内部抗扰分析 177

8．串音效应 180

8.1　数学模型 180

8.2　串音引起功率消耗的增加：仿真分析 181

8.3　实验测量步骤 183

9．辐射发射的模拟 185

9.1 TEM小室测量方法的模拟 185

9.2　近场扫描 186

10．总结 189

11．附件 189

12．参考文献 192

13．参考标准 195

第6章　案例研究——EMC测试芯片、低发射的微控制器 198

1．用于表征传导和辐射发射特性的意法半导体公司的测试芯片 198

1.1　概述 198

1.2　基于ICEM的模型 199

1.3　测量 200

1.4　测量和仿真间的比较 202

1.5　结论 203

2．飞利浦测试芯片：SI和EMC测量疑问的多参数分析 203

2.1 目标 203

2.2　测试芯片介绍 203

2.3　统计法 204

2.4　可测量的参数 205

2.5　参数范围的编码和译码 205

2.6　彻底分析 207

2.7　结论 207

3．用于内部转换电流分析的英飞凌测试芯片 208

3.1 目标 208

3.2　介绍 208

3.3　发射模型的结构 208

3.4 TASC组成模块 210

3.5　TASC电流传感器 211

3.6 TASC测试装置 212

3.7 TASC模块的仿真 213

3.8　时域和频域的测量 214

3.9　结论 215

4．飞思卡尔微控制器的传导发射特性 216

4.1　概述 216

4.2　微控制器建议模型 216

4.3　传导测量和仿真 217

4.4 结论 219

5．爱特梅尔（ATMEL）微控制器的传导发射特性 219

5.1　概述 219

5.2 ICEM模型 220

5.3　仿真 221

5.4 结论 224

6．集成反相器对高频干扰的敏感度 224

6.1　概述 224

6.2　被测设备 224

6.3　模型描述 225

6.4 干扰测试平台 228

6.5　测量 230

6.6 结论 232

7．飞思卡尔微控制器的敏感度 232

7.1 概述 232

7.2　设计约束条件 233

7.3　执行微控制器抗扰度测量的设置 234

7.4 结论 238

8．飞利浦抗扰度实例研究 238

8.1 概述 238

8.2　低频研究 238

8.3　模拟电路关于RF信号的非线性性能 241

8.4　仿真和测量的结果 242

8.5 结论 242

9．电子控制单元设计流程的LECCS模型的应用 243

9.1 概述 243

9.2 LSI外围电路级的分析 243

9.3 产品板级的分析 245

9.4　产品板级的抗扰度分析 247

9.5 结论 248

10．总结 248

11．参考文献 249

12．参考标准 250

第7章　准则——用于改进EMC的规程 251

1．低发射准则 251

1.1 内核供电噪声准则 251

1.2　片上电容准则 256

1.3 布局 257

1.4　输入／输出缓冲器 259

1.5　衬底噪声 260

2．改进抗扰性准则 261

2.1　概述 261

2.2　片上去耦 261

2.3　防御性软件 262

2.4　防御性软件举例 266

2.5 通过设计改进抗扰性 269

3．总结 271

4．参考文献 271

附录A　有用的相关表格 273

附录B　术语集——用于集成电路电磁兼容领域的缩写 277