中心議題：

• 集成電路電磁騷擾標準發展狀況
• 集成電路EMC測試方法

• TEM小室法
• 表麵掃描法
• 工作台法拉第籠法
• 磁場探頭法

集成電路產業是我國高新技術產業的一個重要部分，它帶動了其它產業的蓬勃發展，集成電路已成為各個行業中電子、機電設備智能化的核心，起著十分重要的作用。

近年來越來越多的電路設計人員和應用人員開展集成電路的EMC設計和測試方法的研究，EMCxingyichengweihengliangjichengdianluxingnengdeyouyizhongyaojishuzhibiao。suizhejichengdianlujichengdudetigao，yuelaiyueduodeyuanjianjichengdaoxinpianshang，dianludegongnenghemiduzengjiale
，chuanshumaichongdianliudesudutigaole，gongzuodianyajiangdile
，jichengdianlubenshendediancisaoraoyukangganraowentiyichengweijichengdianludesheji、製造業關注的課題。集成電路EMC的de研yan究jiu不bu僅jin涉she及ji集ji成cheng電dian路lu自zi身shen的de電dian磁ci騷sao擾rao與yu抗kang擾rao度du測ce試shi和he設she計ji方fang法fa研yan究jiu，而er且qie有you必bi要yao與yu集ji成cheng電dian路lu的de應ying用yong相xiang結jie合he
，將jiang強qiang製zhi性xing標biao準zhun對dui設she備bei和he係xi統tong的deEMC要求
，結合到集成電路的設計中，使電路更易於設計出符合標準的最終產品。電磁騷擾小的集成電路更有利於產品的EMC設計
，可以減少係統設計的負擔
，節約濾波、屏蔽等措施的費用

，因此開展集成電路的EMC設計和檢測研究能為電路的應用提供設計指南，節約最終產品的成本。

集成電路的廣泛應用，反過來對其又提出了更高的要求
，人們需要性能更好、可靠性高、成本更低的集成電路。從20世紀60年代以來正如摩爾定律預計的那樣每隔18到24個(ge)月(yue)芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)元(yuan)件(jian)數(shu)翻(fan)了(le)一(yi)番(fan)，出(chu)現(xian)了(le)在(zai)芯(xin)片(pian)的(de)價(jia)格(ge)持(chi)續(xu)降(jiang)低(di)的(de)同(tong)時(shi)
，性(xing)能(neng)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)不(bu)斷(duan)提(ti)高(gao)的(de)行(xing)業(ye)特(te)點(dian)。集(ji)成(cheng)的(de)元(yuan)件(jian)數(shu)的(de)提(ti)高(gao)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)減(jian)小(xiao)芯(xin)片(pian)上(shang)的(de)關(guan)鍵(jian)尺(chi)寸(cun)（CD）huozuixiaohuatezhengchicunlaishixian，zheyangzaijichengdutigaodetongshixinpiandesuduyetigaole。youyujichengdianlutongguogaosudemaichongshuzixinhaolaijinxinggongzuo，gongzuopinlvyuegaochanshengdediancisaoraopinpuyuekuan
，yuerongyiyinqiduiwaifushedeEMC方麵的問題。

研究對象

在集成電路電磁騷擾研究檢測領域，通常將直接從芯片上的電路和集成電路封裝產生的電磁發射稱為輻射騷擾
；將由集成電路引腳注入到印製電路板的布線或電纜上的脈衝電流引起的電磁發射稱為傳導騷擾1。一般芯片上的電路和集成
電路封裝產生的直接輻射騷擾比由射頻電流通過外圍電路產生的電磁輻射小得多。從電磁發射的角度來看，電路板上布線與連接電纜構成了電磁發射的天線。
由集成電路內部產生的射頻電流
，通過引腳和與之相連的PCB板上的連線向外發射，引腳和連線形成了等效的發射天線
，產生了無意發射。向外發射功率的大小可由式（1）來計算：

其中Rr為無意發射天線的等效發射阻抗，IRF為ICgongzuoshichanshengdeshepindianliu。youcikeyikanchupingjiajichengdianluchuandaosaoraoketongguoceliangjichengdianluyinjiaodeshepindianliulaijinxing。zaishuzijichengdianluzhong

，gaishepindianliushiyoudianluxinpianhequdongdianluchanshengdemaichongshepindianliu。rutu（一）是集成電路的電流分布示意圖
，ZL為連接輸出端口外圍電路的等效阻抗，IP為輸出電平由低電平到高電平時的輸出電流，ISS為輸出電平由高電平到低電平時的輸出電流
，ICC為輸出級電路的供電電源的電流。當電路工作
時
，瞬時脈衝電流一部分從旁路電容CB得到，另一部分來自供電電源IPS。經過旁路電容的電流大小與旁路電容相對於集成電路的放置位置、布線情況、電容的特性有關
，即與連接旁路電容的串聯阻抗、xiezhenpinlvdengdianrongbenshendetexingyouguan。tongchangpangludianrongweigaopinxinhaotigongyigedizukanghuilu
，zheyangdianliudegaopinbufenyoudianronglaitigong，qiyuyoudianyuantigongxingchengshuchudianliu。
 

圖（一）數字集成電路的芯片與I/O電路電流分布
可(ke)以(yi)看(kan)出(chu)，外(wai)圍(wei)電(dian)路(lu)的(de)變(bian)化(hua)會(hui)對(dui)電(dian)流(liu)的(de)分(fen)布(bu)情(qing)況(kuang)產(chan)生(sheng)影(ying)響(xiang)，因(yin)而(er)測(ce)試(shi)應(ying)在(zai)專(zhuan)門(men)設(she)計(ji)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)進(jin)行(xing)。在(zai)確(que)定(ding)的(de)電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)
，集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)磁(ci)發(fa)射(she)的(de)水(shui)平(ping)，可(ke)通(tong)過(guo)測(ce)出(chu)的(de)電(dian)源(yuan)端(duan)和(he)輸(shu)出(chu)端(duan)口(kou)電(dian)流(liu)來(lai)描(miao)述(shu)。

集成電路電磁騷擾標準發展狀況

目前國際電工委員會製定的有關集成電路電磁發射的標準如下所示：

序號標準名稱
1IEC61967-1集成電路-電磁發射，150kHzto1GHz-通用條件與定義
2IEC61967-2集成電路-電磁發射
，150kHzto1GHz-TEM小室法
3IECTS61967-3集成電路-電磁發射，150kHzto1GHz-表麵掃描法
4IEC61967-4集成電路-電磁發射，150kHzto1GHz-1Ω/150Ω直接耦合法
5IEC61967-5集成電路-電磁發射
，150kHzto1GHz-工作台法拉第籠法
6IEC61967-6集成電路-電磁發射，150kHzto1GHz-磁場探頭法
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下麵簡要介紹幾種電磁發射的測試方法。

1
、TEM小室法

TEM小室法是在電磁兼測試中應用較為廣泛的TEM小室的基礎上建立起來的一種電磁騷擾測量方法。TEM小室中間的矩形部分開了一個與被測線路板相適應的矩形窗口，用於放置裝有被測集成電路的專用評估線路板
，該PCB板的內側為被測的集成電路

，外側為集成電路的外圍電路及輔助設備的連接端子。
如果TEM小室工作頻率低於截止頻率，隻有TEM模被激發
，傳遞到兩同軸負載的功率與被測PCB板(ban)上(shang)試(shi)品(pin)的(de)電(dian)流(liu)平(ping)方(fang)成(cheng)正(zheng)比(bi)
，這(zhe)樣(yang)通(tong)過(guo)測(ce)試(shi)同(tong)軸(zhou)輸(shu)出(chu)端(duan)的(de)頻(pin)譜(pu)就(jiu)能(neng)評(ping)估(gu)線(xian)路(lu)板(ban)上(shang)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)磁(ci)發(fa)射(she)性(xing)能(neng)。該(gai)方(fang)法(fa)的(de)缺(que)點(dian)是(shi)必(bi)須(xu)製(zhi)作(zuo)專(zhuan)用(yong)的(de)測(ce)試(shi)板(ban)用(yong)於(yu)測(ce)試(shi)
，在(zai)電(dian)路(lu)電(dian)磁(ci)發(fa)射(she)源(yuan)多(duo)的(de)情(qing)形(xing)下(xia)測(ce)試(shi)板(ban)對(dui)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)的(de)影(ying)響(xiang)比(bi)較(jiao)大(da)。

2、表麵掃描法

表麵掃描法通過測量集成電路表麵電場和磁場的方法來描述集成電路的電磁發射特性。該方法的測量頻率範圍可達10MHz—3GHz
，celiangcaiyongdianchangtantouhuocichangtantouanyidingshunxusaoguojichengdianlubiaomian，youjieshoujijiangxiangyingdeceliangjieguoyicichuansonggeijisuanjichuli。ceshijieguodezhunquexingyudianchanghuocichangtantoudetexinghetantoudingweizhuangzhidejingduyouguan。gaifangfakeyongyutancejichengdianluxinpianshangbutongbuweidediancifashefenbuqingkuang，shiyongyuduijichengdianludebutongshejifangandediancifashetexingdebijiao。

3
、1Ω/150Ω直接耦合法

直接耦合法分為射頻電流測試和引腳的射頻電壓測試兩種測試方法。射頻電流測試法是在需進行測試的電路中接入一串聯電阻為1Ω的de電dian流liu探tan頭tou，用yong頻pin譜pu儀yi或huo接jie收shou機ji測ce量liang射she頻pin電dian流liu流liu經jing該gai電dian阻zu時shi產chan生sheng的de射she頻pin電dian壓ya，所suo測ce得de的de電dian壓ya應ying為wei所suo有you流liu回hui到dao集ji成cheng電dian路lu的de射she頻pin電dian流liu在zai電dian流liu探tan頭tou上shang產chan生sheng電dian壓ya的de總zong和he。射she頻pin電dian壓ya測ce試shi法fa用yong於yu測ce試shi集ji成cheng電dian路lu的de單dan個ge引yin腳jiao或huo一yi組zu引yin腳jiao上shang的de射she頻pin電dian壓ya
，該gai方fang法fa主zhu要yao用yong於yu測ce試shi那na些xie準zhun備bei連lian接jie較jiao長chang引yin線xian輸shu出chu高gao頻pin信xin號hao的de引yin腳jiao，因yin為wei較jiao長chang的de引yin線xian更geng易yi成cheng為wei發fa射she電dian磁ci波bo的de天tian線xian.集ji成cheng電dian路lu的de引yin腳jiao通tong過guo標biao準zhun規gui定ding的de匹pi配pei網wang絡luo接jie到dao測ce試shi接jie收shou機ji。由you於yu電dian流liu探tan頭tou和he電dian壓ya探tan頭tou及ji網wang絡luo需xu設she計ji在zai線xian路lu板ban上shang才cai能neng進jin行xing測ce試shi
，所suo以yi該gai方fang法fa需xu要yao設she計ji專zhuan用yong的de標biao準zhun測ce試shi板ban來lai進jin行xing。該gai方fang法fa的de具ju有you重zhong複fu性xing高gao的de優you點dian
，可ke用yong於yu比bi較jiao不bu同tong集ji成cheng電dian路lu的de電dian磁ci發fa射she特te性xing。

4、工作台法拉第籠法

工作台法拉第籠法的測試在一個長0.5m寬0.35m高0.15m的金屬屏蔽盒中進行，如圖（四）所示。被測試線路板與底部參考地的距離為0.03m，與周圍金屬麵的距離至少為0.06m，測試端口的共模阻抗為150Ω
，其它功能連線應經過相應的濾波器並接磁環使其共模阻抗遠大於150Ω（頻率150kHz時LCM≥280uH）。
其測試布置如圖（六）所示。


圖（四）工作台法拉第籠法圖（五）磁場探頭法

gongzuotaifaladilongfayongyupinggukezaixiaochicundexianlubanshangmoniqiduligongnengdejichengdianlu。jichengdianludediancifashekezaiyudingdegongzuotiaojianxiajinxingceliang，lingwaigaifangfakeyizhijieceliangshijiyingyongdianlubanxiangtonghuoyushijiyingyongxiangjindedianluban，zhejiuweiyucejichengdianluzaishijiyingyongchanghedediancifasheqingkuangtigonglepinggufangfa，yeweizaiduiEMC有強製性要求的集成電路功能模塊的電磁發射性能分級提供了測試方法。該方法來源於IEC61000-4-6，當線路板的電尺寸較小，也就是尺寸，如在1GHz頻率線路板尺寸小於0.15m時shi，連lian接jie線xian路lu板ban的de電dian纜lan成cheng為wei集ji成cheng電dian路lu的de發fa射she天tian線xian，電dian磁ci發fa射she主zhu要yao由you這zhe些xie天tian線xian產chan生sheng，相xiang對dui這zhe些xie天tian線xian，由you集ji成cheng電dian路lu本ben身shen產chan生sheng的de發fa射she小xiao得de多duo，通tong常chang可ke以yi忽hu略lve。從cong該gai方fang法fa的de原yuan理li可ke以yi看kan出chu，測ce試shi結jie果guo中zhong還hai體ti現xian了le如ru下xia因yin數shu的de影ying響xiang：電路板的布線結構；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部不同功能模塊工作時的影響。所以用專門製作的標準測試板測試可以比較集成電路EMC性能，而用實際電路板還可以評估實際應用場合所設計的線路板的EMC性能。在共模測試端測得的電壓與測試距離為10米時的騷擾場強的關係大致為：

實際場強數值與線路板及引線的結構和長度有很大的關係。

5
、磁場探頭法

該方法用於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，與該激勵電流有關的引線、電(dian)源(yuan)層(ceng)和(he)地(di)層(ceng)以(yi)及(ji)與(yu)線(xian)路(lu)板(ban)相(xiang)連(lian)的(de)電(dian)纜(lan)起(qi)到(dao)了(le)發(fa)射(she)天(tian)線(xian)的(de)作(zuo)用(yong)，產(chan)生(sheng)的(de)場(chang)強(qiang)的(de)大(da)小(xiao)與(yu)該(gai)電(dian)流(liu)成(cheng)正(zheng)比(bi)。線(xian)路(lu)板(ban)的(de)設(she)計(ji)，虛(xu)擬(ni)天(tian)線(xian)的(de)發(fa)射(she)效(xiao)率(lv)
，射(she)頻(pin)電(dian)流(liu)的(de)耦(ou)合(he)因(yin)子(zi)等(deng)因(yin)數(shu)也(ye)會(hui)影(ying)響(xiang)最(zui)終(zhong)場(chang)強(qiang)的(de)大(da)小(xiao)
，而(er)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)的(de)射(she)頻(pin)電(dian)流(liu)是(shi)產(chan)生(sheng)電(dian)磁(ci)輻(fu)射(she)的(de)根(gen)源(yuan)。所(suo)以(yi)測(ce)量(liang)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)射(she)頻(pin)電(dian)流(liu)可(ke)作(zuo)為(wei)評(ping)價(jia)集(ji)成(cheng)電(dian)路(lu)
、PCB板及係統EMC特性的一個方法。采用一個微型磁場探頭在被測線路（如電源線或I/O線）上shang的de特te定ding位wei置zhi測ce量liang其qi磁ci場chang就jiu可ke經jing計ji算suan得de出chu被bei測ce引yin線xian上shang的de電dian流liu大da小xiao。在zai該gai磁ci場chang探tan頭tou放fang置zhi精jing確que的de情qing況kuang下xia用yong這zhe種zhong方fang法fa所suo得de的de測ce試shi結jie果guo的de可ke重zhong複fu性xing比bi較jiao高gao。

我所根據工作台法拉第籠法和磁場探頭法建立了兩個方法的測試係統，測試儀器采用Agilent公司的頻譜分析儀E4440A和26dB的預放大器。E4440A的頻率範圍為10Hz—26.5GHz
，它的分辨率帶寬可從1Hz-8MHz的範圍內選擇
，並具有附合CISPR標準的電磁幹擾測試分辨率帶寬和峰值、準峰值和平均值檢測模式，它還具有MIL-STD-461E標準要求的帶寬和檢波方式，適合用於電磁騷擾的測試與評估。測量小信號的靈敏度很高，在1Hz時底噪聲可達到-160dBm，配(pei)上(shang)預(yu)放(fang)大(da)器(qi)，即(ji)使(shi)磁(ci)場(chang)探(tan)頭(tou)的(de)插(cha)入(ru)損(sun)耗(hao)大(da)，也(ye)足(zu)以(yi)檢(jian)測(ce)到(dao)較(jiao)小(xiao)的(de)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao)。為(wei)提(ti)高(gao)測(ce)量(liang)準(zhun)確(que)度(du)，係(xi)統(tong)配(pei)備(bei)了(le)射(she)頻(pin)電(dian)壓(ya)校(xiao)準(zhun)功(gong)能(neng)
，使(shi)儀(yi)器(qi)的(de)測(ce)量(liang)誤(wu)差(cha)小(xiao)於(yu)1dB。

工(gong)作(zuo)台(tai)法(fa)拉(la)第(di)籠(long)法(fa)和(he)磁(ci)場(chang)探(tan)頭(tou)法(fa)的(de)特(te)點(dian)是(shi)不(bu)僅(jin)能(neng)測(ce)試(shi)專(zhuan)用(yong)測(ce)試(shi)電(dian)路(lu)的(de)電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)性(xing)，還(hai)可(ke)以(yi)在(zai)實(shi)際(ji)的(de)應(ying)用(yong)板(ban)上(shang)進(jin)行(xing)測(ce)試(shi)

，可(ke)作(zuo)為(wei)不(bu)同(tong)設(she)計(ji)應(ying)用(yong)方(fang)案(an)的(de)性(xing)能(neng)評(ping)估(gu)，評(ping)價(jia)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)線(xian)路(lu)板(ban)的(de)電(dian)路(lu)EMC性能
，這樣集成電路生產企業與應用集成電路設計產品的工程師都能利用該方法進行檢測。由於其體積小，使用方便
，可方便EMC設計人員查找產品電路設計、結構布局方麵存在的問題，在電路設計改進階段和產品的整改階段提供幫助。