微控制器的esdeft抗扰度测试与建模研究

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1、学校代码10530学号201330101250分类号密级硕士学位论文微控制器的ESD/EFT抗扰度测试与建模研究学位申请人朱伟指导教师唐明华教授学院名称物理与光电工程学院学科专业集成电路工程研究方向集成电路设计二零一六年五月十日StudyontheESD/EFTImmunityTestandModelingforMCUCandidateWeiZhuSupervisorProfessorMinghuaTangCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectronicsProgramIntegratedCircuitEngineeringSpe

2、cializationIntegratedCircuitDesignDegreeMasterDegreeUniversityXiangtanUniversityDateMay10,2016摘要微控制器（Microcontroller,MCU）作为现代电子产品的核心组成部分，其电磁兼容（ElectromagneticCompatibility,EMC）性能往往在电子系统的中扮演着至关重要角色，因为单个芯片的EMC鲁棒性直接影响到整个电子系统的鲁棒性。随着集成电路（IC）制造技术的不断进步，MCU的特征尺寸和工作电压的不断减小、工作频率和集成化水平越来越高，伴随而

3、来的是其EMC抗扰度性能越来越低。MCU遭受的主要的电磁干扰就是瞬态脉冲干扰。出于对芯片的EMC性能的要求，十分必要提出有效地EMC测试方法来衡量MCU的瞬态脉冲抗扰度性能。为了更好的理解MCU的瞬态脉冲干扰的失效机制和节约MCU产品花费在EMC性能提高方面的开支，建立MCU的瞬态脉冲抗扰度模型来预测MCU的抗扰度等级是十分有意义的。本文首先介绍了瞬态脉冲干扰信号的特征和耦合机理等，同时还分析了干扰源的测试模型、现有的EMC测试标准以及对MCU的危害等。接着在此基础上介绍了MCU的抗扰度建模的仿真与分析方法。创新点是在静电放电（Electro-StaticDi

4、scharge,ESD）和LangerEFT干扰源的测试模型的基础上提出了两种相应的可用于仿真的Spice模型，并通过仿真和测量验证了其准确性。其次从测试系统安装、测试的软硬件配置以及测试流程这几方面分析了两种瞬态抗扰度测试方法。在此基础上提出了一种改进的MCU的EFT测试方法，并与原有的EFT测试方法进行实验对比，证明了改进的方法的可行性。最后，提出了MCU的瞬态脉冲抗扰度的建模方案，并以一款MCU为研究对象，通过对瞬态脉冲抗扰度测试板和芯片电源分布网络的参数提取建立了MCU的瞬态脉冲抗扰度模型。并利用LangerEFT测试来验证该模型的准确性，最终，该模型

5、比较准确地预测了电源引脚的瞬态注入电压。关键词：MCU；EMC；EFT测试；ESD测试；抗扰度模型IAbstractAsacorecomponentofmodernelectronicproducts,EMCperformanceofMCUoftenplaysavitalroleintheelectronicsystems.TheEMC-relatedrobustnessofanindividualchipagainstelectromagneticinterferencehasadirectimpactontherobustnessofthewholedes

6、ign.WiththerapiddevelopmentofICtechnologyandshrinkingofICcharacteristicdimensions,theoperatingfrequencyandintegrationofMCUareincreasingandthesupplyvoltagebecomeslower.Asaresult,theelectromagneticsensitiveofMCUagainsttoexternalelectromagneticinterferencegetsincreasinglyhigh.Oneofthem

7、aininterferencesforMCUistransientimpulseinterference.FortherequirementsofEMCperformance,itisurgenttopresentEMCtestmethodsforevaluatingthetransientimpulseimmunitylevelofMCU.InordertobetterunderstandthefailuremechanismofMCUtotransientimpulseinterferenceandsavecoststhatarespenttoimprov

8、etheEMCperformanceo