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高速电路设计/信号完整性的48个基本概念(下)

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微 信公 众号:电磁兼容之家

第2376期


17、串扰:串扰是指当信号在传输线上传播时,因电磁耦合对相邻的传输线产生的不期望的电压噪声干扰,这种干扰是由于传输线之间的互感和互容引起的。


18、信号回流(Return current):指伴随信号传播的返回电流。


19、自屏蔽(Self shielding):信号在传输线上传播时,靠大电容耦合抑制电场,靠小电感耦合抑制磁场来维持低电抗的方法称为自屏蔽。


20、前向串扰(Forward Crosstalk):指干扰源对牺牲源的接收端产生的第一次干扰,也称为远端干扰(Far-end crosstalk)。


21、后向串扰(Forward Crosstalk):指干扰源对牺牲源的发送端产生的第一次干扰,也称为近端干扰(Near-end crosstalk)。


22、屏蔽效率(SE):是对屏蔽的适用性进行评估的一个参数,单位为分贝。
吸收损耗:吸收损耗是指电磁波穿过屏蔽罩的时候能量损耗的数量。


23、反射损耗:反射损耗是指由于屏蔽的内部反射导致的能量损耗的数量,他随着波阻和屏蔽阻抗的比率而变化。


24、校正因子:表示屏蔽效率下降的情况的参数,由于屏蔽物吸收效率不高,其内部的再反射会使穿过屏蔽层另一面的能量增加,所以校正因子是个负数,而且只使用于薄屏蔽罩中存在多个反射的情况分析。


25、差模EMI:传输线上电流从驱动端流到接收端的时候和它回流之间耦合产生的EMI,就叫做差模EMI。


26、共模EMI:当两条或者多条传输线以相同的相位和方向从驱动端输出到接收端的时候,就会产生共模辐射,既共模EMI。


27、发射带宽:即最高频率发射带宽,当数字集成电路从逻辑高低之间转换的时候,输出端产生的方波信号频率并不是导致EMI的唯一成分。该方波中包含频率范围更宽广的正弦谐波分量,这些正弦谐波分量是工程师所关心的EMI频率成分,而最高的EMI频率也称为EMI的发射带宽。


28、电磁环境:存在于给定场所的所有电磁现象的总和。


29、电磁骚扰:任何能引起装置、设备或系统性能降低或者对有生命或者无生命物质产生损害作用的电磁现象。


30、电磁干扰:电磁骚扰引起设备、传输通道和系统性能的下降。


31、电磁兼容性:设备或者系统在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骚扰的能力。


32、系统内干扰:系统中出现由本系统内部电磁骚扰引起的电磁干扰。


33、系统间干扰:有其他系统产生的电磁干扰对一个系统造成的电磁干扰。


34、静电放电:具有不同静电电位的物体相互接近或者接触时候而引起的电荷转移。


35、建立时间(Setup Time):建立时间就是接收器件需要数据提前于时钟沿稳定存在于输入端的时间。


34、保持时间(Hold Time):为了成功的锁存一个信号到接收端,器件必须要求数据信号在被时钟沿触发后继续保持一段时间,以确保数据被正确的操作。这个最小的时间就是我们说的保持时间。


36、飞行时间(Flight Time):指信号从驱动端传输到接收端,并达到一定的电平之间的延时,和传输延迟和上升时间有关。


37、Tco:是指器件的输入时钟边缘触发有效到输出信号有效的时间差,这是信号在器件内部的所有延迟总和,一般包括逻辑延迟和缓冲延迟。缓冲延迟(buffer delay):指信号经过缓冲器达到有效的电压输出所需要的时间


38、抖动(Jitter):信号的某特定时刻从其理想时间位置上的短期偏离为抖动。


39、时钟抖动(Clock Jitter):时钟抖动是指时钟触发沿的随机误差,通常可以用两个或多个时钟周期之间的差值来量度,这个误差是由时钟发生器内部产生的,和后期布线没有关系。


40、时钟偏移(Skew):是指由同样的时钟产生的多个子时钟信号之间的延时差异。
假时钟: 假时钟是指时钟越过阈值(threshold)无意识地改变了状态(有时在VIL 或VIH之间)。通常由于过分的下冲(undershoot)或串扰(crosstalk)引起。


41、电源完整性(Power Integrity):指电路系统中的电源和地的质量。


42、同步开关噪声(Simultaneous Switch Noise):指当器件处于开关状态,产生瞬间变化的电流(di/dt),在经过回流途径上存在的电感时,形成交流压降,从而引起噪声,简称SSN。也称为Δi噪声。


43、地弹(Ground Bounce):指由于封装电感而引起地平面的波动,造成芯片地和系统地不一致的现象。同样,如果是由于封装电感引起的芯片和系统电源差异,就称为电源反弹(Power Bounce)。


44、PLL, Phase Locked Loops,鎖相環路,是一種反饋控制系統,也是閉環跟踪系統,其輸出信號的頻率跟踪輸入信號的頻率。當輸出信號頻率與輸入信號頻率相等時,輸出電壓與輸入電壓保持固定的相位差值。它由鉴相器(PD, Phase Detector)、环路滤波器(LP, Loops Filter)、和压控振荡器(VCO, Voltage Control Oscillator)三部分组成。

45、CRU(Clock Recovery Unit),时钟恢复单元, 当需要测试一个高速串行信号眼图时,需要一个时钟恢复单元,从被测信号中恢复出. 事实上,一个真实的高速器件内部就有一个时钟恢复单元

46、ISI: Inter-Symbol interference码间干扰,不同长度的连续“1”与“0”在带宽有限的系统中受到不同的衰减,导致长连续的“1”或“0”到达比短“1”与短“0”更高的电平,在接续这些长“1”或长“0”后的跳变,信号需要比短“1”与短“0”更多的时间才能到达门限电平,这些时间上的偏离就导致信号的抖动,不同长短“1”与“0”之间的干扰导致数据相关抖动即ISI。


47、DCD: Data dependant distortion数据信赖失真(占空比失真),因上升沿速率与下降沿速率的不对称性所造成的时钟周期上的偏离,即占空比失真。

48、眼图,是一些列数字信号在示波器上累积而显示的图形。它包含丰富的信息,体现了数字信号的整体特征,能够很好的评估数字信号的品质,因而眼图分析是高速互联系统信号完整性分析的核心。






来源:电磁兼容之家
电源电路信号完整性电磁兼容电源完整性芯片理论
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首次发布时间:2024-09-11
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ISO 11452.4 大电流注入法BCI的解读

微 信公 众号:电磁兼容之家 第2377期试验目的是:模拟0.1~400MHz频率范围的干扰源,通过电流注入探头将电流直接感应到连接线束进行抗扰度试验的一种方法。 结果判定:未明确规定,被测试设备DUT线缆穿过耦合探头的钳子,改变感应信号频率具体参考TL 82166_2009.05 Section6.1 Page9(Table2,Figure3)强度、频段、等级;观察产品试验后是否能继续正常工作来证实; 标准原文理解:( 一)测试严酷等级、二)测试所需设备、三)测试布置、四)测试步骤。) 一)测试严酷等级大电流注入法(BCI, buck current injection)典型的 BCI 适用频率范围为 1~400MHz。其中 BCI 是通过电流注入钳将电流注入线束, 电流注入钳相当于是一个变压器, 而线束充当其二次绕组。推荐测试严酷定级列举如下: 二)测试设备2.1) BCI 测试设备:(1) 通用通用设备包括: 接地平面、 电流注入钳、 电流监测钳、 人工网络、 射频发生器、 功率放大器、 测量正向功率及反射功率的设备、 电流测量设备。 (2) 电流注入钳及电流监测钳电流注入钳及电流监测钳需要具备在超出规定测量频率范围及功率范围工作的能力。 (3) DUT 的激励及监控设备这些设备需尽量采用电磁特征小的材质, 连接设备及传感器的导线尽量采用光纤, 而导线的方向、 长度及放置也需尽量减小对测试的影响。 三) 测试布置3.1) 接地平面1) 厚度不小于 0. 5mm;2) 材质为铜制、 黄铜材质或镀锌钢制; 3) 最小宽度为 1000mm; 4) 最小长度:a) 规定功率限值的闭环 BCI 测试时为 1500mm;b) 其他方法为 2000mm 或;c) 比以整个系统尺寸为基础向外扩 200mm; 5) 接地平面需要与墙壁或屏蔽室的底板绑定以保证其直流阻抗不超过 2. 5mΩ, 两接地母线间距不得超过 300mm, 接地母线的最大长宽比为 7: 1。 3.2)电源及人工网络(AN)1) 每个待测样品与其电源直接均需通过 AN(5uH/50Ω, 如图 3 所示) 连接2) AN 的数量取决于 DUT 在汽车上的安装方式(如图 4 所示) :a) 如果汽车电源回流线超过 200mm(远地), 则布置 2 个 AN, 一个连在电源正极线, 一个连在回流线上;b) 如果汽车电源回流线小于 200mm(近地), 则布置 1 个 AN, 连在电源正极线上。3) AN 直接放置在接地平面上, 其外壳需与接地平面绑定4) 电源回流线需与接地平面相连5) AN 的测试端口阻抗应为 50Ω 3.3)待测样品 DUT 放置:1) 样品需放置在一个(50±5) mm 厚(如图 1b 中(2) 所示) 的低介电常熟绝缘支撑块上2) 样品距接地平面的边缘距离最低为 100mm(如图 1a 中(3) 所示)3) DUT 距离任何金属部件如屏蔽室的墙壁不低于 500mm, 除非 DUT 放置在接地平面上 3.4)线束长度及摆放1) 除非有其他规定, 连接 DUT 与负载模拟器的线束长度应为:非功率限值的闭环 BCI 测试法:1700(+300/-0) mm, 此时线束径直最少 1400mm功率限值的闭环 BCI 测试法:1000(+200/-0) mm, 此时线束全部径直???2) 线束型号选定需基于实际应用和要求3) 线束需要穿过电流注入钳、 电流监测钳及管波耦合器。负载模拟器内的线束需固定好, 且要较整个线束长度小4) 线束应放置在一个(50±5) mm 厚(如图 1b 中(2) 所示) 的低介电常熟绝缘支撑块上, 绝缘块放置在接地平面上5) 如果是带有多条线束分支的 DUT, 则探头内的线束分支与未在探头内的线束分支间距最少为 100mm 3.5) 负载模拟器放置:1) 负载模拟器可直接放置在接地平面上, 此时其直流电源线应通过 AN 连接;且当其外壳为金属外壳时外壳应与接地平面相连;2) 负载模拟器也可以不直接放置在接地平面上, 而是放置接地平面的相邻位置, 此时其外壳需与接地平面相连;甚至放置在屏蔽室外, 此时需要通过线束接地。 3.6)线束激励源放置1) BCI 测试法:a) 替换法(如图 5)电流注入钳与 DUT 的距离为(150±50) mm, 其他可选距离为(450±50) mm,(750±50) mm如需放置电流监控钳, 其距 DUT 的距离为(50±10) mmb) 规定功率限值的闭环法(如图 6)1 电源2 AN 人工网络3 负载模拟器4 待测样品 DUT5 接地平面6 测试线束7 绝缘支撑块8 样品外壳9 50Ω 负载10 电源回流线电流注入钳与 DUT 的距离为(900±10) mm电流监控钳与 DUT 的距离为(50±10) mm 四)测试步骤:(4.1)通用要求1) 诸如干扰源、 连接线束等代表标准测试条件的常规安排, 任何超出标准方位如线束长度等需要在测试前达成协议并记录在测试报告中。2) DUT 需设置工作在典型的负载或其他车载条件下, 这些工作条件需在测试计划中清晰的定义以保证供应商及客户运行一致的测试 (4.2)测试计划:1) 测试开始前, 测试计划需先一步制定好, 内容包含如下:1. 测试布置2. 测试方法3. 频率范围4. DUT 工作模式5. DUT 接收准则6. 测试严酷等级7. DUT 监控条件8. 探头位置9. 多支线或多连接器的电流注入条件10. 测试报告内容11. 负载模拟器12. 区别于标准测试的特殊说明或变化2) 每个 DUT 都需要在基于最能体现道路安全及可用性的工作模式下进行测试, 即待机模式及所有制动模式全被激活模式 (4.3)测试方法:1) BCI 测试法a) 替换法:(i)校准规定的测试等级需要定期校准, 校准是通过记录将测试中所需的正向发射功率加载在一个 50Ω 校准装置(如图 8) 上所产生的电流来完成, 这个过程中的频率步长不得超过 ISO11452-1 中定义的最大频率步长。针对更小的测试频率步长, 校准频率中可以允许不大于 0. 5dB 的调整。校准需用未调制的正弦射频信号进行。在有要求的情况下, 校准文件中的正向功率值及反射功率值需在测试报告中体现。校准装置的一端需连接一个高功率的 50Ω 负载, 另一端连接一个 50Ω的射频功率测量装置, 同时用一个足够功率裕量的 50Ω 衰减器进行保护(如图 9)ii)DUT 测试DUT、 线束及相关设备如图 5 布置。按照测试严酷等级定义的功率值注入经过校准的激励信号进行测试。如果有多条线缆分支时, 需对每条分支分别进行注入。如需要可以加入电流监控探头, 可以提供一些有益的测试信息来协助对 DUT 的测试表现进行评估。 b) 规定功率限值的闭环测试法:[i] 校准规定的测试等级需要定期校准, 校准是通过记录将测试中所需的正向发射功率加载在一个 50Ω校准装置(如图 8) 上所产生的电流来完成, 每个频率点都要进行测试。校准需用未调制的正弦射频信号进行。在有要求的情况下, 校准文件中的正向功率值及反射功率值需在测试报告中体现。校准装置的一端需连接一个高功率的 50Ω 负载, 另一端连接一个 50Ω的射频功率测量装置, 同时用一个足够功率裕量的 50Ω 衰减器进行保护(如图9)注入校准装置的当前测试信号及相应的正向功率( P 校准 )需要进行记录:PCW限值 = k*P校准其中, PCW限值 是功率限值, P校准 是校准装置中达到当前测试信号等级的正向功率, k 是等于 4 的常数(除非测试计划中有特殊规定) [ii] DUT 测试DUT、 线束及相关设备如图 6 进行布置。测试过程按照含有功率限值( PCW限值 ) 的闭环方法进行, 各频率点的步骤如下所述。增加电流注入钳注入的正向功率, 同事测试注入的电流, 直到:1. 注入电流达到要求的等级2. 或者正向功率达到功率限值 PCW限值当发现了 DUT 敏感限值, 记下相应的故障电流 Ifault 及正向功率 Pfault.如果有多条线缆分支时, 需对每条分支分别进行注入和测试。来源:电磁兼容之家

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