SAE J1752-2-2016
Измерение излучаемых излучений интегральных схем — метод сканирования поверхности (метод петлевого зонда), от 10 МГц до 3 ГГц
- Стандартный №
- SAE J1752-2-2016
- Дата публикации
- 2016
- Разместил
- Society of Automotive Engineers (SAE)
- Последняя версия
- SAE J1752-2-2016
- сфера применения
-
Обзор стандарта и техническая база
SAE J1752-2, «Измерение электромагнитных полей интегральных схем — метод сканирования поверхности (метод петлевого зонда)», — это стабилизированный технический стандарт, опубликованный SAE International. Последняя версия, SEP2016, была выпущена в сентябре 2016 года. Целью этого стандарта является предоставление стандартизированных методов испытаний для измерения электромагнитных полей ближнего поля интегральных схем (ИС), в первую очередь для оценки излучаемых излучений в диапазоне частот от 10 МГц до 3 ГГц.
Статус «стабилизированного» стандарта указывает на то, что его техническое содержание является зрелым и не требует регулярных пересмотров. Тем не менее, пользователям следует следить за актуальностью технических справочников и новейшими технологическими разработками. Этот стандарт, наряду с J1752-1, составляет систему стандартов измерений ЭМС интегральных схем, обеспечивая важную техническую поддержку для анализа архитектуры ИС, функциональной компоновки и оптимизации распределения питания.
Основные технические принципы и философия измерений
Основной принцип метода сканирования поверхности заключается в механическом сканировании поверхности ИС или параллельных/перпендикулярных плоскостей с помощью зонда ближнего поля для измерения относительного распределения интенсивности компонентов электрического или магнитного поля. Уникальная ценность этого метода заключается в его способности разрешать подробную картину источников радиочастот внутри ИС, с разрешением, зависящим от характеристик зонда и точности механического позиционера.
Согласно философии измерений, изложенной в Разделе 1.1 стандарта, информация, предоставляемая сканированием электрического и магнитного поля, в первую очередь используется для:
- Сравнительного анализа различных архитектур ИС
- Определения относительной интенсивности источников внутри ИС
- Содействия снижению излучения радиочастот ИС
- Поддержки оценки потенциала электромагнитного излучения
Важно подчеркнуть, что эта процедура обеспечивает сравнительные измерения, а не прогнозы уровня дальней зоны, что является ключом к пониманию сферы применения стандарта.
Испытательное оборудование и технические характеристики
Глава 5 стандарта подробно определяет требования к испытательному оборудованию, в основном включая следующие ключевые системы:
Для системы сканирования зонда требуется высокоточное управление шаговым двигателем, способное достичь минимальной высоты зонда 100–200 мкм и минимального размера шага сканирования 25–50 мкм. Типичные параметры сканирования включают размер шага 80 мкм на кристалле и размер шага 300 мкм на корпусе ИС с областью сканирования приблизительно 35 мм². Глава 7 стандарта определяет подробную процедуру тестирования, состоящую из трех ключевых этапов: Измерьте уровень окружающего воздуха при отключенной ИС, убедившись, что окружающий сигнал как минимум на 6 дБ ниже целевого уровня измерения или легко различим. Если помехи окружающей среды чрезмерны, проверьте целостность системы, особенно соединительные кабели и разъемы. При необходимости используйте экранированную комнату, малошумящий предусилитель или более узкую полосу пропускания анализатора.Тип оборудования Технические требования Показатели производительности Инструкции по применению Система экранирования Двойной экранированный или полужесткий коаксиальный кабель В зависимости от условий окружающей среды может потребоваться экранированное помещение Убедитесь, что на измерение не влияют помехи окружающей среды РЧ-измерительный прибор Анализатор спектра или Приёмник Полоса разрешения 9 или 10 кГц Пиковые показания, режим удержания максимума Предусилитель Низкошумящая конструкция Усиление 20–30 дБ Повышенная чувствительность измерения Датчик ближнего поля Датчики электрического и магнитного полей Пространственное разрешение 100–150 мкм Для магнитного поля используется микрозонд с магнитной петлей Система сканирования Система позиционирования с компьютерным управлением Минимальный размер шага 25–50 мкм Типичное сканирование накапливает 10 000 точек данных Проверки работоспособности (Раздел 7.2)
Включите тестируемую плату и выполните проверки работоспособности, чтобы убедиться в правильной работе ИС (запустите тестовый код ИС). Это является предпосылкой для получения достоверных результатов измерений.
Методы сканирования (Раздел 7.3)
Используйте программное обеспечение для сканирования, чтобы управлять шаговым двигателем зонда, сканируя поверхность ИС по повторяющейся схеме. Для зонда магнитного поля собираются две последовательности данных: сначала сканирование вдоль одной оси устройства, затем поворот зонда на 90 градусов вокруг его оси, перпендикулярной поверхности ИС, и повторное сканирование. Затем два набора данных объединяются.
Сканирование может выполняться в плоскостях, параллельных или перпендикулярных поверхности ИС, или в серии плоскостей для создания трехмерной карты. Эта карта часто повторяется на нескольких частотах для оценки влияния частоты на моды источника в ИС.
Методы обработки и анализа данных
Глава 8 и Приложение A стандарта содержат подробные рекомендации по обработке данных. Результирующий массив данных содержит большой объём информации и обычно обрабатывается и цветовой код для облегчения визуализации измеренного поля.
Обработка данных может включать в себя получение линейного среднего значения каждого массива и его нормализацию для устранения отклонений частотной характеристики зонда. Используя стандартные описанные зонды, можно получить детали в диапазоне 100–150 мкм.
Расширенные методы анализа
В Приложении A представлено несколько расширенных методов анализа данных:
Метод анализа Математическое выражение Физический смысл Значение применения Построение функции Лагранжа L = H² - E Описание распределения воздействия на поверхности устройства Определение областей с быстрыми изменениями поля Анализ полной энергии ∑(μ₀Hₖ² - ε₀Eₖ²) Распределение энергии внутри корпуса ИС Оценка относительных преимуществ и недостатков различных решений по корпусированию Анализ волнового импеданса Отношение E/H Относительная напряженность электрических и магнитных полей Определение областей с высокой плотностью тока Эти методы анализа предоставляют разработчикам ИС глубокое понимание распределения электромагнитных характеристик, помогая оптимизировать компоновку и снизить излучаемые помехи.
Рекомендации по внедрению стандарта и примеры применения
Основываясь на статусе стабилизации стандарта и технологической зрелости, при внедрении следует учитывать следующие ключевые моменты:
Выбор оборудования Рекомендации
При выборе зонда обратите внимание на следующее: размер зонда соответствует характеристикам тестируемой ИС, частотная характеристика зонда и его механическая стабильность. Коммерчески доступные системы зондов ближнего поля, как правило, лучше соответствуют стандартным требованиям.
Гарантия повторяемости измерений
Для обеспечения повторяемости испытаний печатная плата должна быть закреплена на заземляющей пластине с помощью непроводящего фиксирующего приспособления или точной маркировки. Калибровка системы должна проводиться регулярно, особенно калибровка зонда магнитного поля для преобразования измеренного напряжения в магнитный дипольный момент или напряженность магнитного поля.
Характеристики отчета о данных
Отчет об испытаниях должен включать в себя: информацию об тестируемой ИС, частоту сканирования, определение области сканирования, высоту сканирования, размер шага сканирования, описание зонда и ориентацию зонда. Эта информация имеет решающее значение для интерпретации и сравнения данных.
Типичные сценарии применения
Этот стандарт особенно подходит для таких сценариев, как сравнительный анализ архитектур ИС, оптимизация сетей распределения электроэнергии, контроль излучения тактовой схемы и проверка конструкции корпуса. Сканирование поверхности может выявить горячие точки и направить улучшения конструкции.
Технологическая эволюция и перспективы на будущее
Хотя стандарт вошел в стабильное состояние, технологический прогресс продолжается. Будущие направления развития могут включать:
Более высокий частотный диапазон: с развитием приложений 5G и миллиметровых волн диапазон частот измерения может потребоваться расширить до более высоких частотных диапазонов.
Более высокое пространственное разрешение: для процессов наномасштабных ИС требуются возможности измерения с более высоким пространственным разрешением, что может потребовать разработки новых технологий зондов.
Автоматизированный анализ данных: применение технологий искусственного интеллекта и машинного обучения для анализа данных сканирования может повысить эффективность и точность анализа.
Мультифизическая интеграция: Объединение электромагнитных измерений с мультифизическими измерениями, такими как тепловые и измерения напряжений, обеспечивает более полную характеристику ИС.
При внедрении этого стандарта пользователи должны внимательно следить за новыми технологическими разработками и рассматривать возможность внедрения более новых технических методов после проверки их применимости.
Заключение
Стандарт SAE J1752-2 обеспечивает всеобъемлющую и практичную техническую основу для измерения излучаемых излучений ближнего поля интегральных схем. Благодаря стандартизированным процедурам измерений, требованиям к оборудованию и методам обработки данных он обеспечивает надежную измерительную основу для разработчиков ИС, инженеров-испытателей и экспертов по ЭМС. Статус стабилизации стандарта указывает на зрелость и надежность его технического содержания, но пользователям по-прежнему необходимо вносить соответствующие корректировки и инновации на основе конкретных потребностей приложения и технологических разработок.
При внедрении этого стандарта особое внимание следует уделять калибровке измерительной системы, контролю окружающей среды, стандартизации обработки данных и целостности отчета об испытаниях. Только таким образом можно обеспечить сопоставимость и надежность результатов измерений, обеспечив эффективную поддержку проектирования и оптимизации интегральных схем с учетом электромагнитной совместимости.
SAE J1752-2-2016 Ссылочный документ
- SAE J1752-1 Процедуры измерения электромагнитной совместимости интегральных схем. Процедуры измерения ЭМС интегральных схем. Общие положения и определения.*， 2021-01-01 Обновление
SAE J1752-2-2016 История
- 2016 SAE J1752-2-2016 Измерение излучаемых излучений интегральных схем — метод сканирования поверхности (метод петлевого зонда), от 10 МГц до 3 ГГц
- 2011 SAE J1752-2-2011 Измерение излучаемых излучений от интегральных схем Метод поверхностного сканирования (метод петлевого зонда) от 10 МГц до 3 ГГц
- 2003 SAE J1752-2-2003 Измерение излучений интегральных схем Метод поверхностного сканирования (метод петлевого зонда) от 10 МГц до 3 ГГц
- 1995 SAE J1752-2-1995 Процедуры измерения электромагнитной совместимости интегральных схем - Процедура диагностики излучаемого излучения интегральных схем от 1 до 1000 МГц@ Магнитное поле - петлевой зонд@ Рекомендуемая практика (март 1995 г.)
