集成電路電磁干擾EMC測試方法

連接較長引線輸出高頻信號(hào)的引腳，因?yàn)檩^長的引線更易成為發(fā)射電磁波的天線。集成電路的引腳通過標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的匹配網(wǎng)絡(luò)接到測試接收機(jī)。由于電流探頭和電壓探頭及網(wǎng)絡(luò)需設(shè)計(jì)在線路板上才能進(jìn)行測試，所以該方法需要設(shè)計(jì)專用的標(biāo)準(zhǔn)測試板來進(jìn)行。該方法的具有重復(fù)性高的優(yōu)點(diǎn)，可用于比較不同集成電路的電磁發(fā)射特性。

4、工作臺(tái)法拉第籠法

工作臺(tái)法拉第籠法的測試在一個(gè)長0.5m 寬0.35m 高0.15m的金屬屏蔽盒中進(jìn)行，如圖(四)所示。被測試線路板與底部參考地的距離為0.03m，與周圍金屬面的距離至少為0.06m，測試端口的共模阻抗為150Ω，其它功能連線應(yīng)經(jīng)過相應(yīng)的濾波器并接磁環(huán)使其共模阻抗遠(yuǎn)大于150Ω(頻率150kHz 時(shí)LCM≥280uH)。其測試布置如圖(六)所示。

圖(四)工作臺(tái)法拉第籠法圖(五)磁場探頭法

工作臺(tái)法拉第籠法用于評(píng)估可在小尺寸的線路板上模擬其獨(dú)立功能的集成電路。集成電路的電磁發(fā)射可在預(yù)定的工作條件下進(jìn)行測量，另外該方法可以直接測量實(shí)際應(yīng)用電路板相同或與實(shí)際應(yīng)用相近的電路板，這就為預(yù)測集成電路在實(shí)際應(yīng)用場合的電磁發(fā)射情況提供了評(píng)估方法，也為在對(duì)EMC有強(qiáng)制性要求的集成電路功能模塊的電磁發(fā)射性能分級(jí)提供了測試方法。該方法來源于IEC61000-4-6，當(dāng)線路板的電尺寸較小，也就是尺寸
， 如在1GHz 頻率線路板尺寸小于0.15m 時(shí)，連接線路板的電纜成為集成電路的發(fā)射天線，電磁發(fā)射主要由這些天線產(chǎn)生，相對(duì)這些天線，由集成電路本身產(chǎn)生的發(fā)射小得多，通?？梢院雎?。從該方法的原 理可以看出，測試結(jié)果中還體現(xiàn)了如下因數(shù)的影響：電路板的布線結(jié)構(gòu);集成電路的去耦措施;電容、電感等分立元

件的高頻性能以及集成電路內(nèi)部不同功能模塊工作時(shí)的影響。所以用專門制作的標(biāo)準(zhǔn)測試板測試可以比較集成電路EMC性能，而用實(shí)際電路板還可以評(píng)估實(shí)際應(yīng)用場合所設(shè)計(jì)的線路板的EMC性能。在共模測試端測得的電壓與測試距離為10米時(shí)的騷擾場強(qiáng)的關(guān)系大致為：

實(shí)際場強(qiáng)數(shù)值與線路板及引線的結(jié)構(gòu)和長度有很大的關(guān)系。

5、磁場探頭法

該方法用于測量由集成電路輸出到線路板引線上的射頻電流引起的電磁輻射，與該激勵(lì)電流有關(guān)的引線、電源層和地層以及與線路板相連的電纜起到了發(fā)射天線的作用，產(chǎn)生的場強(qiáng)的大小與該電流成正比。線路板的設(shè)計(jì)，虛擬天線的發(fā)射效率，射頻電流的耦合因子等因數(shù)也會(huì)影響最終場強(qiáng)的大小，而集成電路的射頻電流是產(chǎn)生電磁輻射的根源。所以測量集成電路產(chǎn)生的射頻電流可作為評(píng)價(jià)

集成電路、PCB 板及系統(tǒng)EMC特性的一個(gè)方法。采用一個(gè)微型磁場探頭在被測線路(如電源線或I/O線)上的特定位置測量其磁場就可經(jīng)計(jì)算得出被測引線上的電流大小。在該磁場探頭放置精確的情況下用這種方法所得的測試結(jié)果的可重復(fù)性比較高。

我所根據(jù)工作臺(tái)法拉第籠法和磁場探頭法建立了兩個(gè)方法的測試系統(tǒng)，測試儀器采用Agilent公司的頻譜分析儀E4440A和26dB的預(yù)放大器。 E4440A的頻率范圍為10Hz—26.5GHz，它的分辨率帶寬可從1Hz-8MHz的范圍內(nèi)選擇，并具有附合CISPR標(biāo)準(zhǔn)的電磁干擾測試分辨率帶寬和峰值、準(zhǔn)峰值和平均值檢測模式，它還具有MIL-STD-461E標(biāo)準(zhǔn)要求的帶寬和檢波方式，適合用于電磁騷擾的測試與評(píng)估。測量小信號(hào)的靈敏度很高，在1Hz時(shí)底噪聲可達(dá)到-160dBm，配上預(yù)放大器，即使磁場探頭的插入損耗大，也足以檢測到較小的干擾信號(hào)。為提高測量準(zhǔn)確度，系統(tǒng)配備了射頻電壓校準(zhǔn)功能，使儀器的測量誤差小于1dB。工作臺(tái)法拉第籠法和磁場探頭法的特點(diǎn)是不僅能測試專用測試電路的電磁兼容性，還可以在實(shí)際的應(yīng)用板上進(jìn)行測試，可作為不同設(shè)計(jì)應(yīng)用方案的性能評(píng)估，評(píng)價(jià)實(shí)際應(yīng)用線路板的電路EMC性能，這樣集成電路生產(chǎn)企業(yè)與應(yīng)用集成電路設(shè)計(jì)產(chǎn)品的工程師都能利用該方法進(jìn)行檢測。由于其體積小，使用方便，可方便EMC設(shè)計(jì)人員查找產(chǎn)品電路設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)布局方面存在的問題，在電路設(shè)計(jì)改進(jìn)階段和產(chǎn)品的整改階段提供幫助。