芯片级电磁兼容性的设计
芯片设计中的电磁兼容性优化策略
芯片设计中的电磁兼容性优化策略现代电子设备越来越小型化,同时功能却越来越强大,这离不开高集成度的芯片设计。
然而,在芯片设计过程中,电磁兼容性(EMC)问题一直扮演着重要的角色。
电磁兼容性优化策略是确保设备在电磁环境中正常工作的关键,本文将介绍几种常见的电磁兼容性优化策略。
一、分离功耗和信号层在芯片设计中,功耗层主要负责芯片内功耗的分布和传导,而信号层则主要负责芯片内信号的传递和处理。
将功耗层和信号层分离可以有效地避免功耗的噪声对信号的干扰,从而提高芯片的电磁兼容性。
二、合理布局和走线合理的布局和走线是提高芯片电磁兼容性的关键。
在布局过程中,应根据电路的功能、电流路径和信号传输路径等因素,将相关元件和信号线尽量靠近,减少元件和信号线之间的距离,从而减少信号的传输延迟和干扰。
在走线过程中,应采用双向对称的布线方式,使信号线和地线、电源线之间保持平衡,并注意避免临近高速信号线或高功率线的干扰。
此外,还可以采用分层布线的方式,将不同信号层分开,减少互相干扰的可能性。
三、地线设计与连续性地线设计是电磁兼容性优化的重要方面之一。
在芯片设计中,应确保地线的连续性和低阻抗,减少地回路对信号引脚的干扰。
此外,还可以采用星形地线设计,将各个模块的地线汇聚到同一个地点,避免地线之间的串扰。
同时,在地线设计中,还应考虑地线与功耗的连接方式。
对于高功耗的模块,应采用独立的地指针,避免功耗的地回流经过信号引脚,从而减少干扰。
四、屏蔽和滤波设计在芯片设计中,可以采用屏蔽技术来抑制电磁辐射和抗干扰能力。
通过在芯片的敏感区域周围添加金属屏蔽层,可以减少外部电磁波对芯片的干扰。
此外,还可以在电源线和信号线上添加滤波器,用于滤除电磁波和功耗的高频噪声。
滤波器能够有效地降低信号引线上的高频噪声,提高芯片的抗干扰能力。
五、仿真和测试在芯片设计的早期阶段,可以利用电磁仿真工具对电磁兼容性进行仿真分析,以提前发现和解决问题。
通过仿真可以检测信号的传输路径、电磁敏感区域和可能的干扰源,从而优化设计方案。
芯片设计中的电磁兼容性问题研究与解决方案
芯片设计中的电磁兼容性问题研究与解决方案简介随着现代科技的迅猛发展,芯片在电子产品中的应用越来越广泛。
然而,在芯片设计过程中,电磁兼容性问题是一个不可忽视的挑战。
本文将介绍芯片设计中的电磁兼容性问题,并提出相应的解决方案。
1. 电磁兼容性问题的背景在芯片设计中,电磁兼容性问题是指芯片在工作时所产生的电磁干扰与其它电子设备之间的相互影响。
这些电磁干扰不仅可能导致设备工作不稳定,还可能对周围环境产生不良影响。
因此,解决电磁兼容性问题至关重要。
2. 电磁兼容性问题的研究2.1 电磁兼容性测试在芯片设计的早期阶段,进行电磁兼容性测试是必不可少的。
这些测试可以通过模拟真实工作环境中的电磁干扰来评估芯片的抗干扰能力。
常见的电磁兼容性测试方法包括辐射测试和传导测试。
2.2 电磁兼容性仿真除了测试,电磁兼容性仿真也是研究电磁兼容性问题的重要手段。
通过建立合适的模型和引入电磁场求解器,可以模拟和分析芯片在不同工作条件下的电磁行为,预测其电磁干扰和抗干扰性能。
3. 电磁兼容性问题的解决方案3.1 电磁屏蔽为了减轻芯片产生的电磁干扰,可以采用电磁屏蔽技术。
这种技术通过在芯片周围添加屏蔽层,阻断电磁波的传播,减少电磁辐射的影响。
3.2 地线设计地线设计也是解决电磁兼容性问题的重要方面。
良好的地线布局和连接可以有效降低芯片的电磁辐射。
在设计过程中,应注意地线的长度、宽度和间距等因素,以保证地线的导电性和电磁屏蔽性能。
3.3 信号线布局合理的信号线布局对于减少电磁干扰也十分关键。
一般而言,信号线应避免与电源线和地线交叉,以减少信号线之间的相互干扰。
此外,使用屏蔽线、差分信号传输等技术也可以提高芯片的电磁兼容性。
3.4 滤波器设计在芯片设计中,滤波器的设计可以有效地抑制高频噪声和电磁干扰。
通过对电源线和信号线进行适当的滤波器配置,可以降低芯片所产生的电磁辐射,提高其抗干扰能力。
4. 电磁兼容性问题的重要性电磁兼容性问题的解决不仅关乎产品的可靠性和稳定性,也涉及到对周围环境和其他电子设备的保护。
电脑芯片的电磁兼容性分析与优化技术
电脑芯片的电磁兼容性分析与优化技术随着电子技术的快速发展,电脑成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。
然而,随之而来的问题是电子设备之间的电磁干扰,尤其是电脑芯片的电磁兼容性问题。
本文将介绍电脑芯片的电磁兼容性分析与优化技术,并探讨其应用前景。
一、电磁兼容性的概念与意义电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中能够正常工作,同时不对环境和其他电子设备产生无法接受的干扰的能力。
电磁兼容性问题一旦发生,可能导致设备工作不稳定、性能下降甚至故障,严重影响电子设备的可靠性和安全性。
因此,电脑芯片的电磁兼容性分析和优化技术显得尤为重要。
二、电脑芯片电磁兼容性分析技术电脑芯片的电磁兼容性分析是指通过一系列的测试和分析手段,以评估芯片在电磁环境中的性能和耐受能力。
具体分析技术包括以下几个方面:1. 电磁辐射测试:通过专用的测试设备,测量芯片在工作状态下产生的电磁辐射水平。
通过分析测试结果,判断芯片的辐射水平是否符合相关标准和规定。
2. 电磁敏感性测试:通过将芯片暴露于不同的电磁干扰源下,观察芯片是否出现性能异常或故障。
这种测试可以帮助分析芯片在实际工作环境中的电磁干扰敏感性。
3. 电磁场仿真:利用计算机辅助仿真软件,对芯片周围的电磁场进行建模和仿真。
通过仿真结果,可以分析芯片受到的电磁干扰程度,从而优化芯片的设计。
4. 电磁兼容性预测:通过模拟芯片在特定工作环境下的电磁兼容性表现,预测芯片在实际场景中可能出现的问题,为后续优化提供指导。
三、电脑芯片电磁兼容性优化技术在电磁兼容性分析的基础上,需要采取一系列优化措施来提高电脑芯片的电磁兼容性。
以下是一些常用的优化技术:1. 增加屏蔽层:在芯片设计中增加屏蔽层,可以有效减少芯片产生的电磁辐射。
屏蔽层通常采用金属材料制作,能够阻挡电磁波的传播。
2. 优化传输线路:传输线路是芯片内部电信号传输的通道,对电磁波的辐射和敏感性影响较大。
通过优化传输线路的布局和结构,可以减少电磁辐射和敏感性。
芯片设计中的电磁兼容性问题分析与优化
芯片设计中的电磁兼容性问题分析与优化近年来,随着电子产品的不断发展和普及,芯片设计中的电磁兼容性问题日益突显。
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境中能够正常工作,同时不对周围电子设备和系统产生干扰的能力。
在芯片设计中,电磁兼容性问题的存在可能导致信号丢失、功耗增加、系统性能下降等影响。
因此,对于芯片设计中的电磁兼容性问题进行分析与优化显得尤为重要。
一、电磁兼容性问题的主要原因芯片设计中的电磁兼容性问题主要由以下因素引起:1. 信号完整性问题:芯片设计中,高速信号的传输具有非常高的频率,容易受到布线、串扰和反射等影响,从而导致信号的完整性受损。
2. 电磁辐射问题:芯片中的高频信号在传输过程中会产生辐射,如果辐射较大,会对周围的电子设备产生干扰,甚至导致系统性能下降。
3. 电源回路问题:芯片中电源回路的设计不合理可能会导致信号噪声增加、功耗增加等问题,从而影响芯片的正常工作。
二、电磁兼容性问题分析针对芯片设计中的电磁兼容性问题,可以从以下几个方面进行分析:1. 信号完整性分析:通过仿真工具对芯片设计中的信号传输进行分析,定位信号完整性问题的具体原因,如布线、串扰等,并进行相应的优化调整。
2. 辐射分析:通过电磁仿真软件对芯片设计中产生的辐射问题进行分析,找出产生辐射的原因,并采取合理的设计措施,如增加屏蔽层、优化地线等,以减少辐射。
3. 电源回路分析:通过对芯片的电源回路进行分析,查找设计不合理的地方,如功耗过大、电源噪声等,并采取相应的优化措施,如优化电源布局、降低功耗等。
三、电磁兼容性问题的优化方案根据电磁兼容性问题的分析结果,可以采取以下优化方案来解决芯片设计中的电磁兼容性问题:1. 信号完整性优化:通过合理的布线布局,减小信号传输路径的长度、宽度,避免信号的串扰和反射,从而提高信号完整性。
2. 辐射优化:增加芯片的屏蔽层,并加强对高频信号的屏蔽,减少辐射干扰。
此外,优化地线布局,减小地线的回路面积,同样能够有效减少辐射。
芯片设计中的电磁兼容与抗干扰技术
芯片设计中的电磁兼容与抗干扰技术在当今高科技发展迅猛的时代,芯片设计成为了推动各个领域发展的核心,而在芯片设计过程中,电磁兼容与抗干扰技术显得尤为重要。
本文将探讨芯片设计中的电磁兼容与抗干扰技术的意义、相关原理以及常见的解决方案。
一、电磁兼容与抗干扰技术的意义电磁兼容与抗干扰技术是指在电子器件或系统设计中,为了保证其正常工作,能够在同一电磁环境中相互协调地共存和正常运行,而不产生对其他设备或系统造成不可接受的电磁干扰的能力。
在芯片设计中,电磁兼容与抗干扰技术起到了至关重要的作用。
首先,电磁兼容与抗干扰技术可以有效减小芯片与周围环境之间的电磁相互干扰,提高了芯片的稳定性和可靠性。
当芯片工作时,其内部电路会产生各种电磁辐射,而周围环境中的其他器件也会产生电磁干扰,如果没有有效的兼容技术,可能会导致芯片的工作异常甚至损坏。
其次,电磁兼容与抗干扰技术有助于提高芯片的抗干扰能力,减少外部电磁干扰对芯片的影响。
随着无线通信技术的飞速发展,周围环境中的电磁干扰源也越来越多,如果芯片无法有效地抵御这些干扰,将会导致其性能下降或者失效。
因此,采用电磁兼容与抗干扰技术可以提高芯片在复杂电磁环境中的可靠性和性能稳定性。
二、电磁兼容与抗干扰技术的原理1. 电磁兼容原理电磁兼容原理是指在芯片设计中,通过合理的布局和屏蔽设计,使得芯片内部各个功能模块之间、芯片与外部环境之间的电磁相互作用得到控制和抑制。
具体来说,电磁兼容原理包括以下几个方面:首先,通过合理的布局设计,将电磁辐射源与敏感元件之间的距离最小化,减小电磁辐射的传播路径,降低相互干扰的可能性。
其次,采用适当的屏蔽设计,通过金属屏蔽罩或屏蔽层等手段,阻止电磁波的传播,避免电磁干扰对其他模块的影响。
最后,合理设计供电和接地系统,保证电源电压的稳定性和可靠性,减少由电源引起的电磁干扰。
2. 抗干扰技术原理抗干扰技术的原理主要包括以下几个方面:首先,采用低噪声、高抗干扰的元器件和材料,使得芯片内部的各个模块具有较高的抗干扰能力。
IC芯片的电磁兼容性设计方案
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。
芯片设计中的电磁兼容性分析与优化
芯片设计中的电磁兼容性分析与优化电子产品的大规模应用,无疑是数字化时代的一个标志。
而随着各类电子产品的不断出现和应用,芯片设计的重要性也凸显出来。
而一个完整的芯片设计当中,电磁兼容性则显得尤为重要。
本文将就芯片设计中的电磁兼容性分析与优化涉及的内容进行深入探讨。
一、电磁兼容性电磁兼容性(EMC)是指电子设备或系统,在电磁环境下能够正常工作而不对其它设备或系统和环境产生无意的电磁干扰的能力。
电磁兼容性主要包括两个方面,即抗干扰性和辐射性。
1、抗干扰性抗干扰性是指电磁设备或系统在外部电磁场的作用下,能够保持其正常的工作状态,从而不受外部干扰的影响。
2、辐射性辐射性是指电磁设备或系统在其自身工作过程中所辐射出的电磁波对周围设备或系统产生干扰的能力。
在无线通信和雷达等高频设备中,辐射性的重要性更加凸显。
二、电磁兼容性分析与优化芯片设计的电磁兼容性分析与优化是指,在电磁环境下对芯片进行评估、优化、验证和纠错,使其能够在这一环境下正常工作,而不对其他设备或环境产生电磁干扰。
其中又主要包括芯片抗干扰性优化和辐射性优化两个方面。
1、芯片抗干扰性优化芯片抗干扰性优化是针对芯片对外部干扰抵抗能力的优化,这里又可以将其分为两个方面——输入抗扰性和输出抗扰性。
输入抗扰性主要关注芯片能否抵抗外界输入信号的干扰,主要有以下三种情况。
(1) 对电源噪声的抑制:电路的抗噪声设计,主要对芯片内对应电源及信号流的线路进行噪声控制,提高对输入信号的抵抗能力。
(2) 对ESD防护的处理:针对芯片的电气敏感度进行优化,降低设备受到静电的干扰程度,提高芯片的使用寿命。
(3) 对共模噪声的抑制:采用高阻抗输入电路,针对共模噪声进行抑制,降低芯片受到干扰的程度。
输出抗扰性主要关注芯片的信号输出,使其在外界干扰的情况下依然能够正常输出信号。
针对输出抗扰性的处理,一般需考虑以下几个方面。
(1) 抗震处理:对芯片输出信号的部分进行抗震处理,提高芯片抗干扰的效果。
芯片设计中的电磁兼容性优化方法与技巧
芯片设计中的电磁兼容性优化方法与技巧在芯片设计中,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是一个至关重要的考虑因素。
EMC是指在电子设备中,不同电磁系统之间相互干扰的抑制和控制。
在现代电子产品中,各种芯片的电磁兼容性优化方法与技巧变得尤为重要。
本文将介绍一些常见的方法和技巧,以优化芯片设计中的电磁兼容性。
首先,芯片设计中的布局与层次结构是影响电磁兼容性的重要因素之一。
良好的布局设计应该通过最小化信号和功率线路之间的交叉,并将敏感信号与高功率线路分离。
在层次结构上,将射频和模拟电路远离数字信号和电源线路也是一种常见的做法。
通过这种方式,可以减少不同系统之间的电磁干扰。
其次,正确地进行功率分配和地线设计对于芯片的电磁兼容性非常重要。
功率分配应该遵循低阻抗和低电感的原则。
尽量减少共模电流的路径,采取可靠的隔离措施,如绕线隔离或在地线上加入电磁屏蔽层等。
同时,合理设计地线结构以减少地回路的面积和电感。
这些措施有助于降低传导引起的电磁干扰。
此外,选择合适的滤波器和抑制器也是提高芯片电磁兼容性的有效方法。
滤波器可以通过抑制高频信号来降低辐射和传导干扰。
常见的滤波器包括低通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
抑制器则用于消除对地回路的电磁辐射。
通过合理选择和布局这些器件,可以有效降低电磁干扰。
此外,芯片的引脚布局和电源设计也是影响电磁兼容性的重要因素。
在引脚布局上,应将输入和输出引脚分离,尽量避免输入和输出信号共用引脚。
电源设计应该考虑到电源线的阻抗匹配和尽量降低电源的干扰噪声。
使用稳压电源和合理的电源滤波器可以提高芯片电磁兼容性。
在芯片设计的实施过程中,仿真和测试也是必不可少的环节。
通过使用EMC仿真软件可以模拟芯片在不同工作条件下的电磁兼容性,识别潜在的干扰源和敏感点,并进行相应的优化。
此外,实际的EMC测试也是验证设计的重要手段之一。
通过遵循相应的测试标准,可以检验芯片在实际工作环境中的电磁兼容性,并进行优化。
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数字化和信息化的时代,芯片作为电子设备的核心组件,其性能和可靠性至关重要。
然而,在芯片设计过程中,电磁兼容性(EMC)问题却常常成为困扰工程师的难题。
电磁兼容性是指电子设备或系统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干扰的能力。
如果芯片在设计时没有充分考虑电磁兼容性,可能会导致信号失真、数据错误、系统故障甚至无法正常工作等严重后果。
因此,解决芯片设计中的电磁兼容性问题显得尤为重要。
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两个方面:一是芯片内部的电路工作时产生的噪声和干扰信号;二是外部环境中的电磁辐射对芯片的影响。
芯片内部的电磁干扰通常由高速数字电路中的时钟信号、开关电源、总线信号等引起。
这些信号在快速切换时会产生电流和电压的突变,从而产生电磁辐射。
同时,芯片内部不同电路模块之间的相互耦合也可能导致干扰的传播。
外部电磁干扰则包括来自其他电子设备的辐射、电源噪声、静电放电等。
在芯片设计的早期阶段,合理的规划和布局是解决电磁兼容性问题的关键。
这包括电源和地线的布局、时钟线的布线、信号走线的分层等。
电源和地线的布局应遵循低阻抗原则,以减少电源噪声和地弹噪声。
时钟线应尽量短且直,避免形成环形回路,以降低电磁辐射。
信号走线应根据信号的频率和重要性进行分层,高频信号和敏感信号应与其他信号保持足够的距离,以防止串扰。
芯片中的封装也对电磁兼容性有着重要影响。
封装不仅提供了芯片与外部电路的连接接口,还对芯片的电磁辐射和抗干扰能力起着屏蔽和保护作用。
在选择封装类型时,需要考虑封装的引脚数量、引脚间距、封装材料等因素。
例如,采用具有良好电磁屏蔽性能的封装材料可以有效地减少外部电磁干扰对芯片的影响。
同时,合理设计封装的引脚布局和布线也可以降低芯片内部的电磁耦合。
在电路设计方面,可以采用一些技术来提高芯片的电磁兼容性。
电脑芯片设计中的电磁兼容性分析与解决
电脑芯片设计中的电磁兼容性分析与解决随着科技的不断进步和发展,电子设备在我们日常生活中扮演着越来越重要的角色,而电脑作为一种常见的电子设备,其芯片设计尤为重要。
电脑芯片设计中的一个关键问题是电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility, EMC)。
本文将详细探讨电脑芯片设计中的电磁兼容性分析与解决方法。
一、什么是电磁兼容性电磁兼容性是指电子设备在相同的工作环境中,能够相互协调运行,不会互相产生电磁干扰或者受到电磁干扰。
在电脑芯片设计中,电磁兼容性的问题主要体现在以下两个方面:1. 导电性干扰(Conducted interference):即电子设备内部各个部件之间通过导线传输的干扰信号,如电源线传输的电流以及信号线传输的电压变化等;2. 辐射性干扰(Radiated interference):即电子设备产生并通过空气传输的干扰信号,如电磁波辐射等。
电磁兼容性的不良会导致电子设备发生各种故障或运行不正常,从而影响用户的使用体验,甚至损害到其他电子设备的正常工作。
二、电磁兼容性分析与解决方法为了保证电脑芯片的电磁兼容性,需要进行充分的分析和解决。
下面将介绍几种常见的电磁兼容性分析与解决方法。
1. 设计合理的电路布局电路布局是电脑芯片设计中最基础的一步,合理的布局可以减少不同电路之间的相互干扰。
在设计电路布局时,需要注意以下几点:(1)将相似功能的电路模块布置在相同或者相近的位置,减少信号线的长度;(2)尽量避免交叉布线,减少信号线之间的耦合,降低干扰;(3)合理规划地面引线,增强对电磁辐射的屏蔽作用。
2. 选择合适的滤波器滤波器可以有效地抑制电磁干扰信号,提高芯片的电磁兼容性。
在电脑芯片设计中,通常会使用RC滤波器、LC滤波器、磁性材料等来抑制导电干扰和辐射干扰。
3. 优化电源设计电源是电子设备正常运行的重要保障,优化电源设计对于提升电脑芯片的电磁兼容性至关重要。
在电源设计中,需要注意以下几点:(1)合理选择电源连接的位置,距离其他电路部分足够远,避免电磁辐射干扰;(2)增加稳压电路和滤波电容,减少电源的纹波和噪声;(3)使用低频高质量的电源,避免频率过高的电源引起的干扰问题。
芯片设计中的电磁兼容性分析研究
芯片设计中的电磁兼容性分析研究电子产品已经成为我们生活中不可或缺的物品,而芯片则是电子设备的核心部件。
芯片设计中需要考虑到很多因素,其中之一便是电磁兼容性(EMC)分析。
电磁兼容性是指电子设备之间或者设备和环境之间的电磁兼容性能,即电磁波的辐射、传输、敏感性以及抗扰度等因素。
如果在芯片设计中没有考虑到EMC,就有可能会造成设备的故障或者对周围环境产生干扰。
因此,对于芯片设计中的电磁兼容性分析研究,是制造高质量电子产品必不可少的环节。
1.电磁兼容性分析中的模型构建芯片设计中的EMC分析需要依赖目标设备的模型构建,即将设备的电路结构进行细致的建模。
有了模型之后,就可以通过不同的方法进行仿真分析,预测电磁辐射和敏感度等参数。
对于芯片设计中的EMC分析,可以使用三种不同的方法:测试、建模和仿真。
测试方法是通过实际的测试来获得数据,可以得到最准确的结果,但是测试方法比较费时费力。
建模方法是将设备的组成部分以及系统分离出来并把它们以量子化方式表示。
仿真方法则是将对设备触发的信号进行模拟来判断电磁辐射和能否通过其他设备。
在这些仿真过程中,通常使用有限元方法,相对论方法以及时域方法来处理EMC分析问题。
2.电磁屏蔽芯片设计中的EMC分析不仅仅考虑到了设备自身的电磁辐射和敏感度,还需考虑到外部环境的电磁辐射对设备的影响。
这时就需要使用电磁屏蔽技术。
电磁屏蔽技术是通过选择不同的材料或者组件来挡住电磁辐射。
相对于其他屏蔽技术,电磁屏蔽技术具有更好的优点,因为电磁辐射本身就是由电磁波构成的,选择对电磁波具有吸收能力的材料或者组件就可以实现屏蔽目的。
在芯片设计过程中,电磁屏蔽的应用范围非常广泛。
比如,同时具有低电阻和低电感的材料能够抵御磁感应线产生的辐射噪声,滤波器可以通过选择正确的电容、电感和电阻值得到高效的结果。
如此,通过电磁屏蔽技术帮助芯片设计,就可以使得电子设备在使用中具有更高的电磁兼容性。
3.EMC分析经验不同的设计过程以及解决问题的方法,都蕴含着可供复制且值得研究的经验。
电脑芯片制造中的电磁兼容性分析与优化
电脑芯片制造中的电磁兼容性分析与优化电脑芯片作为计算机硬件的核心组件,对计算机的性能和稳定性起到至关重要的作用。
在电脑芯片的制造过程中,电磁兼容性是一个重要的考虑因素。
本文将对电脑芯片制造中的电磁兼容性分析方法和优化策略进行探讨。
一、电磁兼容性的概念和重要性电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,简称EMC)是指不同电子设备之间,以及同一设备内部各个部分之间,电磁场的产生、传播和接收不受相互干扰的能力。
在电脑芯片的制造过程中,电磁兼容性的保证是确保电脑芯片能够正常工作和与其他硬件设备互相良好配合的关键。
二、电磁兼容性分析方法1. 电磁场模拟电磁场模拟是电磁兼容性分析的一种常用方法。
通过建立芯片电路模型,使用电磁场仿真软件,对电磁场进行模拟计算。
在模拟过程中,可以观察到电磁场的分布情况和电磁辐射的强度等重要参数,从而评估芯片的电磁兼容性。
2. 电磁辐射测试电磁辐射测试是通过仪器设备对芯片的电磁辐射情况进行实际测量的方法。
通过测试可以获取到芯片发出的电磁辐射强度和频谱等信息。
根据国家和国际的相关标准,可以对芯片的电磁辐射情况进行评估和判定。
3. 电磁兼容性仿真电磁兼容性仿真是通过软件模拟和计算的方法,对芯片电路中的电磁干扰和电磁耦合现象进行分析和预测。
通过仿真可以找出芯片电路中的潜在问题,并提出相应的优化措施。
三、电磁兼容性的优化策略1. 布局与布线优化合理的芯片布局和布线设计是保证电磁兼容性的重要手段。
通过合理安排芯片内电路的布局以及信号引脚和电源线的布线路径,可以有效减少电磁干扰和电磁耦合现象的发生。
同时,还可以采取层次布线、差分信号传输等技术手段来提高电磁兼容性。
2. 接地与屏蔽优化良好的接地和屏蔽设计可以有效地抑制电磁辐射和电磁耦合现象。
在芯片制造过程中,需要合理设计接地线路,并采用屏蔽罩、遮挡板等措施来减少电磁泄漏和干扰。
3. 电源与滤波器优化稳定的电源供应和高性能的滤波器设计对于电磁兼容性的提高至关重要。
电脑芯片分析中的电磁兼容性设计与分析方法与工具
电脑芯片分析中的电磁兼容性设计与分析方法与工具随着电子设备的不断发展和普及,电磁兼容性(EMC)成为一项重要的技术要求。
特别是在电脑芯片设计和分析中,EMC设计与分析方法与工具的选择和应用对于产品性能和可靠性至关重要。
本文将为您介绍电脑芯片分析中的电磁兼容性设计与分析方法与工具。
一、电磁兼容性设计的重要性正常工作的电脑芯片在工作过程中会产生电磁辐射和电磁感应。
若电磁波干扰了其他电子设备的正常工作,或者电磁波对电脑芯片本身的工作产生干扰,都会影响到电脑芯片的性能和可靠性。
因此,电磁兼容性设计成为电脑芯片设计的重要环节之一。
二、电磁兼容性设计与分析方法1. 信号完整性分析方法信号完整性是指信号在芯片内部和芯片与外部环境之间传输过程中保持稳定和完整的能力。
信号完整性的分析方法主要包括边沿速率分析、时域分析和频域分析等。
通过这些分析方法,可以检测和解决信号传输中可能出现的电磁干扰问题。
2. 电源和接地系统设计方法电源和接地系统是电脑芯片工作的基础。
良好的电源和接地系统设计可以有效控制电磁辐射和电磁感应,提高电脑芯片的性能和可靠性。
在设计过程中,需要合理选择电源、优化电源布局,设计良好的接地系统以降低电磁干扰。
3. 输电线和信号线设计方法输电线和信号线是电脑芯片内部各个模块之间进行信号传输的通道。
在设计过程中,需要考虑线路的走向、长度、宽度、阻抗匹配等因素,以减小电磁辐射和电磁感应的影响。
4. 等效模型分析方法等效模型分析方法通过建立电脑芯片中各个模块之间的等效电路模型,来研究电磁干扰和传输性能。
通过等效模型分析,可以快速评估设计方案和识别潜在问题。
三、电磁兼容性设计与分析工具1. 电磁场仿真软件电磁场仿真软件通过数值计算和仿真,模拟和分析电磁场在电脑芯片中的传播和分布。
例如,ANSYS、CST Studio Suite等软件可用于电磁辐射、电磁波传输等分析。
2. 电源线谐波仿真工具电源线谐波仿真工具可以模拟电源线上的谐波电流和谐波电压,分析其对电脑芯片的干扰情况。
半导体器件中的电磁兼容性分析与设计
半导体器件中的电磁兼容性分析与设计在现代电子设备中,半导体器件起着至关重要的作用。
然而,由于电子设备与其他设备(如通信设备、电磁辐射设备等)之间的相互作用,电磁干扰问题时常出现。
因此,为了保证半导体器件的正常工作,电磁兼容性的分析与设计显得尤为重要。
一、电磁兼容性简介电磁兼容性,简称EMC(Electromagnetic Compatibility),是指设备在共同电磁环境中能够以预期方式正常工作,同时不产生损害其他设备的能力。
在半导体器件中,电磁干扰主要包括电磁辐射和电磁感应两种。
1. 电磁辐射电磁辐射是指设备在工作时产生的电磁场的辐射现象。
这种辐射会对周围的设备产生干扰,甚至可能影响到通信、无线电和其他电子设备的正常工作。
因此,对于半导体器件来说,降低电磁辐射水平是非常关键的。
2. 电磁感应电磁感应是指设备受到外部电磁场的影响并产生异常响应的现象。
这种感应可能会导致设备的故障,严重时甚至可能引发火灾、爆炸等安全事故。
因此,在半导体器件的设计中,必须考虑如何降低电磁感应的影响。
二、电磁兼容性分析与设计方法为了解决半导体器件中的电磁兼容性问题,可以采取以下方法进行分析与设计:1. 建立电磁兼容性测试平台在进行电磁兼容性分析与设计之前,首先需要建立一个电磁兼容性测试平台。
这个平台可以用于评估设备在不同电磁环境下的性能,从而为后续的分析与设计提供依据。
2. 电磁辐射分析与设计针对半导体器件中的电磁辐射问题,可以采取以下方法进行分析与设计:- 优化PCB布局:通过合理的布局设计,减少电磁辐射的发生。
例如,将敏感元件与发射源保持一定的距离,减少相互的电磁干扰。
- 使用屏蔽材料:在设计过程中,可以使用屏蔽材料来减少电磁辐射的传播。
例如,在设计射频电路时,可以采用金属屏蔽罩来避免电磁泄漏。
- 选择低噪声元件:选择低噪声元件可以减少电磁辐射的发生。
同时,合理的供电和地线布局也是降低噪声的重要手段。
3. 电磁感应分析与设计针对半导体器件中的电磁感应问题,可以采取以下方法进行分析与设计:- 设计合理的屏蔽结构:合理的屏蔽结构可以减少外部电磁场的干扰。
芯片设计中的信号完整性与电磁兼容性优化
芯片设计中的信号完整性与电磁兼容性优化近年来,随着电子产品的不断发展和智能化趋势的加速推进,芯片设计在电子行业中扮演着至关重要的角色。
而在芯片设计的过程中,信号完整性和电磁兼容性的优化成为了一个不可忽视的问题。
本文将从信号完整性和电磁兼容性两方面展开,探讨芯片设计中的相关优化问题。
一、信号完整性优化信号完整性是指信号在电路布局、线路传输和接口互连等过程中的保持和维持能力。
一个良好的信号完整性能够有效地减少信号传输的误差,并提高整个系统的稳定性和可靠性。
在芯片设计中,如何优化信号完整性成为了首要任务。
1. 信号完整性的分析与模拟在芯片设计的初始阶段,进行信号完整性分析和模拟是非常关键的。
通过使用专业的EDA工具,可以模拟电路板上的信号传输情况,并检测潜在的信号完整性问题,如信号反射、串扰、时序偏移等。
在模拟过程中,可以采取合适的布局方式、选择适当的线路长度匹配和规避信号环流等措施,以提高信号完整性。
2. 电源和地引线的设计电源和地引线的设计对于信号完整性至关重要。
电源和地引线的布局应注意减小回路内的电源和地引线的长度,减少回流路径的面积和电阻。
此外,还应避免电源和地引线与敏感信号线的穿越或平行走线,以减少干扰和串扰。
3. 信号阻抗匹配信号线的阻抗匹配是保持信号完整性的重要手段之一。
阻抗不匹配会导致信号反射和功率损耗,进而影响信号的传输。
在芯片设计中,应根据传输线的特性阻抗来设计匹配的传输线,以提高信号完整性和减少信号失真。
二、电磁兼容性优化电磁兼容性是指芯片在工作过程中对外部电磁场的干扰和自身辐射的抵抗能力。
优化电磁兼容性对于保证设备正常工作、提高抗干扰能力具有重要意义。
1. 器件屏蔽和隔离在芯片设计中,应根据电磁兼容性要求,采用适当的屏蔽和隔离措施来减小电磁辐射和抑制电磁干扰。
例如,在设计PCB布局时,可以通过合理安排芯片的位置和引脚布局,以及采用隔离层、屏蔽罩等措施,有效地降低电磁辐射和干扰。
芯片设计中的电磁兼容性分析与优化设计
芯片设计中的电磁兼容性分析与优化设计随着科技的发展和应用领域的不断拓展,芯片设计已成为现代电子领域中的重要组成部分。
而在芯片设计中,电磁兼容性(EMC)不仅是影响产品质量稳定性的重要因素,更是对产品合规性的要求之一。
因此,芯片设计中的EMC分析与优化设计显得尤为重要。
电磁兼容性是指电子设备在对外界电磁环境的影响以及对环境中的电磁干扰的抵抗能力。
对于芯片电磁兼容性的评估,主要需要考虑两个方面:一是芯片对外界电磁环境的影响,即辐射和传导干扰;二是芯片自身电磁辐射干扰和传导干扰。
对于EMC问题的解决,首先需要了解芯片电磁干扰发生的原理。
首先,芯片在工作过程中会产生较大的电流和电压变化,这些信号可能会通过芯片的引脚从芯片外部发射出去,形成电磁辐射干扰,造成其他设备的故障或者干扰;同时,芯片也可能会受到外部电磁辐射干扰,进而通过芯片引脚进入芯片内部,形成传导干扰,影响芯片的正常工作。
为了解决EMC问题,一般采用两个方法:一是设计EMC兼容性的电路或者模块,例如在芯片引脚周围添加电容、电感来过滤高频噪声信号,或者采用屏蔽结构来避免电磁辐射干扰;另一个方法是通过EMC测试和仿真来验证芯片性能及其稳定性,以对未来市场应用做出合适的预估和保障措施。
EMC测试和仿真可以有效预测芯片在真实环境下的EMC性能表现,同时,可以快速检测出存在的问题并加以解决,提高产品质量和稳定性。
在EMC测试方面,主要有预生产测试和最终认证测试两种。
预生产测试主要用来检测芯片设计是否满足EMC要求,包括辐射和传导干扰测量以及静态和动态电特性测量;最终认证测试则是指在芯片制造完成后进行的以确保产品的合规性。
除此之外,EMC仿真在芯片设计中也有着不可替代的重要性。
芯片设计中需要将芯片的关键性能指标进行分析和优化设计,例如噪声、功耗等,而这些指标的优化和改进也需要考虑EMC因素的影响。
通过模拟芯片工作时的EMC情况,可以更好地优化设计,提高芯片的稳定性和可靠性。
模拟计算机芯片的电磁兼容性设计
模拟计算机芯片的电磁兼容性设计现代电子技术得以迅猛发展,源于计算机芯片的改进。
现今的计算机芯片不仅拥有越来越高的计算能力,同时也在不断缩小处理器尺寸,提高运行速度。
而随着计算机芯片集成度的不断提高,芯片所发出来的电磁波辐射问题也日渐突出。
所以,电磁兼容性(Electromagnetic Compatibility,EMC)成为计算机芯片设计过程中的重要环节。
在这篇文章中,我们将介绍模拟计算机芯片的电磁兼容性设计的实现过程。
一.电磁兼容性的定义和重要性我们首先需要明确EMC的定义及其重要性。
EMC是指在某一电磁环境中,设备不受外部电磁环境影响,同时也不会对外部电磁环境产生影响的能力。
翻译成通俗易懂的话就是,设备不应该发射出超出规定的电磁辐射,也不应该因为环境中的电磁辐射干扰而产生故障。
在信号处理领域,EMC是指保证各种信号传输线上不受电磁噪声影响而实现信号的正常传输。
在计算机芯片设计中,EMC是指保证芯片在工作时不发射干扰信号,同时也不受到外部电磁辐射干扰。
若芯片在电磁兼容性方面设计不良,则会产生电磁辐射干扰,进而引起工作不稳定、系统死机、信息传输异常等各类问题。
甚至可能对周围的设备和系统产生干扰,形成电磁污染。
由此可见,电磁兼容性设计的重要性所在。
二.影响电磁兼容设计的主要因素电磁兼容性设计中最关键的因素之一是电磁波,因为芯片的互联结构、供电、封装以及散热辅助设备等因素都将产生电磁波。
若电磁波携带的能量超过一定范围,则会对工作环境、日常生活、电子设备等产生众多影响。
另外,影响EMC的因素还有环境(如电磁广播台、雷电等)、电源干扰(包括直流干扰、交流干扰和电源跳变)以及地线干扰等。
此外,设备的尺寸、频率、运行电压、时钟速率、部件散热和散热器、互联线、地线等因素也会影响电磁兼容性问题的解决。
三.模拟计算机芯片的电磁兼容性设计模拟计算机芯片的电磁兼容性设计通常分为几个关键步骤:1.设计电源供电系统:计算机芯片设计中电源供电系统的合理构造是确保电磁兼容问题得以解决的重要环节。
电脑芯片分析中的电磁兼容性设计和分析
电脑芯片分析中的电磁兼容性设计和分析在现代高科技领域中,电脑芯片不断地变得更小、更强大,这对电磁兼容性提出了更高的要求。
电磁兼容性是指电子设备在电磁环境下实现互不干扰,并保持自身正常工作的能力。
为了确保电脑芯片的正常运行和长期稳定性,电磁兼容性的设计和分析变得尤为重要。
一、电磁兼容性设计的原则在电脑芯片的电磁兼容性设计中,有几个原则需要遵循。
首先,提前规划是必不可少的。
在芯片设计阶段,就应该考虑到电磁兼容性的问题,并在设计过程中采取相应的措施。
其次,分离和屏蔽是关键。
通过合理的布局和隔离措施,可以减少电磁干扰的传播和影响范围。
另外,地线和电源线的设计也非常重要,它们应该被专门设计为低阻抗的路径,以减少共模干扰。
二、电磁兼容性设计的具体方法在电脑芯片的电磁兼容性设计中,常用的方法包括有源低噪声滤波器的设计、信号线的布局、地线和电源线的设计等。
有源低噪声滤波器可以有效地提高芯片的抗干扰性能,减少电磁干扰的影响。
信号线的布局也有利于减少电磁干扰,例如使用差分信号线和层间距离。
地线和电源线的设计需要注重其路径的连续性和低阻抗特性,以减少由于较大的环流产生的干扰。
三、电磁兼容性分析的方法和工具为了验证芯片设计的电磁兼容性,需要进行相应的分析。
常用的电磁兼容性分析方法包括理论分析和仿真分析。
理论分析是通过计算电磁场的数学模型,对芯片进行电磁兼容性分析。
而仿真分析则是利用电磁场仿真软件进行模拟,对芯片进行电磁兼容性分析。
在具体分析中,需要考虑芯片的辐射和传导两种干扰机制,并合理选择合适的工具和方法。
四、电磁兼容性设计和分析的挑战电磁兼容性设计和分析的过程中面临着一些挑战。
首先,随着芯片尺寸的不断缩小和工作频率的不断增高,芯片之间的互相干扰变得越来越严重。
其次,电磁兼容性分析过程中的精确模型建立和较大计算量也对分析的准确性和效率提出了要求。
此外,由于电磁兼容性的关系,还存在一些不可预见和不可控制的因素,使得电磁兼容性设计和分析变得更加复杂。
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芯片级电磁兼容性的设计日期:2005年10月29日人气:0 查看:[大字体中字体小字体]芯片级电磁兼容性的设计殷和国,杨银堂,付俊兴,李雯(西安电子科技大学微电子研究所陕西西安710071)摘要:介绍了电磁兼容性的基本概念、原理及其在集成电路设计中的重要性,对电磁兼容性设计的基本方法作了介绍,其中着重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。
关键词:集成电路;电磁兼容;设计方法;芯片随着现代科学技术的发展,电子、电气设备及系统获得了越来越广泛的应用。
然而运行中的电子、电气设备大多伴随着电磁能量的转换,对通信系统、控制系统和计算机系统为主干的电子系统(尤其在集成电路方面)产生了巨大的副面影响。
这主要是因为集成电路极易受射频影响并可能会以有害的方式影响检波信号,通常会导致原设计的功能失效,并且可能会危及安全。
另外,在集成电路设计中要求具有低的电磁能量辐射及高的敏感度。
因此,提高集成电路的电磁兼容性已成为当今的研究重点之一。
本文介绍了一些电磁兼容性设计的基本方法,重点分析了芯片级电磁兼容性的设计方法及其应用,并讨论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(ProblemSolving Approach)[1]、规范法(SpecificationApproach)[1]和系统法(Systems Approach)[1]。
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[2]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[3]。
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[4]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1Ω/150Ω直接耦合法;传导辐射测量方法WFC (Workbench Faraday Cage)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(BCI);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(Workbench Faraday Cage)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[5]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[6]),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[7]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[8],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。
图1为用同轴电缆制作的电场和磁场探针。
图2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 实际应用如图3所示,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[9],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。
图4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。
图5是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。
3 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[10]。
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[11],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)。
参考文献[1]IEC61967 1 circuits Measurement of electromagnetic emissions,150 kHz to1 GHz-Part 1:General conditions anddefinitions.47A/632/FDIS.2001.[2]IEC61967-2. Integrated circuits-Measurement of electromagnetic emissions,150 kHz to 1 GHz-Part2: Mesurement of radiated emissions TEM-cell method(150kHz to 8 GHz)[J].47A /619/NP,NewWork Item Proposal,Date ofproposal:Jul.2001.[3]IEC61967 3.Integrated circuits Measurementof electromagnetic emissions,150 kHz to1 GHz-Part 3 of radiatedemissions,surface scan method(10 kHz to 3 GHz)[J].47A /620/NP,NewWork Item Proposal,Date of proposal:Jul.2001.[4]IEC61967-4.Integrated circuits Measurementof electromagnetic emissions,150 kHz to1 GHz-Part 4:Measurement of conductedemissions-1/150 direct coupling method.47A /636/FDIS,FinalDraft InternationalStandard,Distributed on 2002.[5]Tzong Lin Wu,etal.Anovelsystematic approach for equivalent model extraction ofembedded high-speed interconnects in timedomain[J].IEEETrans.on ElectromagneticCompatibility,2003,45(3).[6]Martin P.Robinson,et al.A simple model of EMI-Induced timing jitter in digital circuits its statistical distribution and its effect oncircuit performance[J].IEEE Trans.on Electromagnetic Compatibility,2003,45(3).[7]Charles F.Bunting.Shielding effectiveness ina two-dimensional reverberation chamberusing finite-element techniques[J].IEEETrans.on Electromagnetic Compatibility,2003,45(3).[8]KimitoshiMurano.Anewimmunity test method[J].IEEE Trans.on ElectromagneticCompatibility,2002,44(1).[9]Xiaoning Ye et al. High-performance inter-PCB connectors:analysis of EMIcharacteristics[J].IEEETans.on Electromagnetic Compatibility,2002,44(1).[10]Christos Christopoulos,James LDrewniak.Foreword advanced EMCnumericalmodeling [J].IEEE Tans.on Electromagnetic Compatibility,2003,45(2).[11]Wout Joseph,Luc Martens.The influence of the measurement probe on the evaluation of electromagnetic fields[J].IEEETans.on Electromagnetic Compatibility,2003,45(2).。