V01.27,No.10
0ct.,2015
第27卷第10期
2015年10月
强 激 光
HIGH POWER
与
LASER AND PARTICLE BEAMS
粒 子 束
32位数字信号控制器电磁敏感度分析。
刘
统,
周长林,
周东方,
钊守国,
高其辉
(解放军信息工程大学信息系统工程学院,郑州450002)
摘要:研究了传导电磁干扰下,数字信号控制器的电磁抗扰性能预测与分析。针对一种典型32位数
字信号控制器,设计了基于直接功率注入法的敏感度测试平台,测试得到了敏感度阈值;并通过S参数测量、
输入输出缓冲器信息规范(IBIS)参数提取,建立了集总参数的电磁敏感度仿真预测模型。模型仿真结果与测
试结果在10 MHz到1 GHz内具有较好的一致性。
关键词: 电磁兼容;直接功率注入; 电磁敏感度;数字信号控制器;I/O缓冲器
TN973
A
doi:10.11884/HPLPB201527.103210
中图分类号:
文献标志码:
电磁敏感度是描述电路、设备、系统等在外界电磁干扰下正常工作的能力口]。在日益复杂的电磁环境下,
集成电路、电子设备、系统等面临着严峻的电磁干扰形势。作为电子装备、系统的核心单元,微控制器的电磁敏
感度直接决定着整个设备的电磁兼容性能和系统的功能安全。发展低敏感度的集成电路器件,使之具有强抗
电磁干扰能力,这一目标使得微控制器电磁敏感度研究显得尤为突出和重要[z。4]。微控制器的电磁传导敏感度
(以下简称敏感度)分析,是研究微控制器内部基本结构在传导电磁干扰效应下的失效原理,建立模型并测试验
证。目前,法国Etienne Sicard等人[引、韩国Kwak等人[61以及国内粟涛等人[7]对8位、16位微控制器的敏感
度开展了相关研究,建立了低复杂度微控制器的敏感度模型。随着电子技术和芯片工艺的提升,微控制器复杂
度不断提升,亟需建立与之适应的高复杂度微控制器敏感度模型。为满足复杂微控制器芯片电磁敏感度预测
与分析要求,本文针对一款典型32位数字信号控制器,采用直接功率注人敏感度测试方法,建立了包括I/0
输入路径模型、I/O电源分布网络模型在内的完整敏感度模型,并通过测试验证其在10 MHz到1 GHz可有
效预测芯片的电磁抗扰性能。与国内外同类研究相比,该研究对象结构更加复杂,建模与测试难度更大。本文
首先介绍敏感度测试平台,接着介绍详细的敏感度建模过程,最后,对比分析模型仿真与测试结果。
1敏感度测试平台
1.1测试芯片与电路
数字信号控制器(DSC)兼具数字信号处理器的处理能力和微控制器的功能,被广泛应用于电机控制、汽车
电子、航空航天等领域。较一般的微控制器来说,DSC结构特点复杂,对敏感度分析提出了较大挑战。本文选
nm的
取德州仪器公司生产的典型32位DSC芯片TMS320F2812进行敏感度分析。TMS320F2812采用45
CMOS工艺,176引脚的LQFP封装,具有独立的输入引脚供电网络与内
核供电网络。待测电路板参照国际电工委员会集成电路敏感度测试标
准口3设计制作,如图1所示。待测芯片安装于待测电路板(DUT)底层,
cm× 10
cm)。
其他元件位于电路板顶层(尺寸:10
1.2测试方法
直接功率注入法[81常用于集成电路传导敏感度的测试,主要通过耦
合电容向待测芯片注入干扰谐波的方式实现。具体实现配置如图2所
示。射频干扰源产生频率、功率大小可调的射频干扰信号,经过功率放大
器放大后,由定向耦合器经6.8 nF耦合电容送人DSC输入引脚,同时由
功率计提取注入干扰信号的前向功率(P佑。);DSC通过内部检测程序判
断输入引脚是否工作正常,并由串口实时发送输入引脚工作状态到上位
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图1测试电路板
*收稿日期:2015一03—31;
修订日期:2015一06—10
基金项目:国家高技术发展计划项目;国家自然科学基金项目(61271104,61201056)
作者简介:刘统(1991一),男,硕士,从事微处理器电磁兼容方向研究;liuton9910525@163.com。
通信作者:周长林(1961一),男,副教授,从事可靠性工程与集成电路电磁兼容研究;zhou637196@163.com。
万方数据
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