準確分析脈沖抗擾度—分析電子系統(tǒng)抗干擾路徑時的物理問題

　　1、引言

　　今天，在最先進的電子電路中找到故障正變得越來越難。除了更加復(fù)雜（并且因此一些高得多的潛在故障源），小機械尺寸讓開發(fā)人員越來越難查明故障。下面是北京海洋興業(yè)科技股份有限公司進行測量的例子。

　　2、任務(wù)

　　一個新的干擾發(fā)生器抗擾度試驗的控制單元是檢查的對象。該電路板包括液晶顯示器（+控制器）、μC（142引腳TQFP）、FPGA（100引腳TQFP）、接口模塊、無源器件（如SMD0603）和各種控制元件（旋轉(zhuǎn)編碼器、按鈕、開關(guān)）。此外，在電路板承載的USB插座，連接器用于將隨后由發(fā)生器和電源輸入來產(chǎn)生的電壓。由于成本原因，電路板被設(shè)計成具有200微米特征尺寸的雙層系統(tǒng)。沒有連續(xù)的GND層。該總線/線放在兩個層次。控制單元向發(fā)生器單元的接近導(dǎo)致高抗干擾要求。

　　根據(jù)DINEN61000-4-2，功能故障發(fā)生在第一次ESD測試中。干擾脈沖（接觸放電）連接到電路板的接地系統(tǒng)后，微控制器出現(xiàn)故障，通過跳動信號故障和定格顯示變得明顯。這種故障發(fā)生在不同的電壓（2.4kV-4kV）取決于靜電槍的位置（連接點和角）。顯然抗擾水平必須提高。

　　3、耦合機制

　　如圖1所示是兩種電電位耦合機制，通過該干擾可能到達電路板重要區(qū)域：磁耦合和電耦合。

　　當使用ESD靜電槍耦合擾動到模塊時，區(qū)別在：

　　磁耦合期間，干擾電流流過電路板，并產(chǎn)生磁性，這反過來又可能在導(dǎo)體回路感應(yīng)電壓。這些電壓可能導(dǎo)致兩種不同類型的問題：感應(yīng)電壓既可以視為由該電路的輸入邏輯信號，又可視為它驅(qū)動擾動電流，這會在控制電路的其它部分引起問題。

　　圖1在IC上電場和磁場的效果

　　電耦合也可引起干擾。電場電容耦合到電路板的線路網(wǎng)絡(luò)或組件。所得位移電流可能反過來以兩種不同的方式影響系統(tǒng)：位移電流可能導(dǎo)致在電阻器上的電壓降（反抗VSS或VDD），這再次被認為是一個邏輯信號，或在類似于磁耦合引起的電路其他部分感應(yīng)電壓。

　　干擾必須被施加到選擇的各個線路（例如，在總線系統(tǒng)）和/或它們的通孔或單個IC引腳以查明易敏感模塊組件。在微米范圍內(nèi)的電路和特征尺寸的一體化的上述高層導(dǎo)致對干擾源的機械分辨率越來越高的要求。

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