集成电路的电磁兼容测试

集成电路的电磁相容性正日益受到重视。电子设备和系统供货商努力改进其产品以满足电磁兼容规格，降低电磁发射和增强抗干扰能力。过去，集成电路供货商关心的只是成本，应用领域和性能，几乎很少考虑电磁兼容问题。即使单颗集成电路通常不会产生较大的辐射，但它还是经常成为电子系统辐射发射的根源。当大量的数字讯号瞬间同时切换时便会产生许多高频分量。

尤其是近年来，集成电路频率越来越高，整合的晶体管数目越来越多，集成电路的电源电压越来越低，芯片特征尺寸进一步减小，但越来越多功能，甚至是一个完整的系统都能被整合在单一芯片中，这些发展都使芯片级电磁兼容更加突出。现在，集成电路供货商也必须考虑自己产品电磁兼容方面的问题。

集成电路电磁兼容的标准化

由于集成电路的电磁兼容是一个相对较新的学科，尽管对电子设备及子系统已经有了较详细的电磁兼容标准，但对集成电路来说，其测试标准却相对滞后。国际电工委员会第47A技术分委会(IEC SC47A)早在1990年就展开集成电路的电磁兼容标准研究。此外，北美的汽车工程协会也开始制订自己的集成电路电磁兼容测试标准SAE J 1752，主要着重在发射测试部份。1997年，IEC SC47A所属的第九工作组WG9成立，专门研究集成电路电磁兼容测试方法，参考了各国的建议，至今相继出版了150kHz~1GHz的集成电路电磁发射测试标准IEC61967和集成电路电磁抗扰度标准IEC62132。此外，在脉冲抗扰度方面，WG9也正制订相关标准IEC62215。

目前，IEC61967标准用于频率为150kHz~1GHz的集成电路电磁发射测试，包括以下六个部份：

通用条件和定义(参考SAE J1752.1)；

辐射发射测量方法─TEM小室法(参考SAE J1752.3)；

辐射发射测量方法─表面扫描法(参考SAE J1752.2)；

传导发射测量方法─1Ω/150Ω直接耦合法；

传导发射测量方法─法拉第罩法WFC(workbench faraday cage)；

传导发射测量方法─磁场探棒法。

IEC62132标准用于频率为150kHz~1GHz的集成电路电磁抗扰度测试，包括以下五部份：

通用条件和定义；

辐射抗扰度测量方法─TEM小室法；

传导抗扰度测量方法─大量电流注入法(BCI)；

传导抗扰度测量方法─直接射频功率注入法(DPI)；

传导抗扰度测量方法─法拉第罩法(WFC)。

IEC62215标准用于集成电路脉冲抗扰度测试，包括以下三部份，但尚未正式出版：

通用条件和定义；

传导抗扰度测量方法─同步脉冲注入法；

传导抗扰度测量方法─随机脉冲注入法参考(IEC61000-4-2和IEC61000-4-4)。

电磁发射测试标准IEC61967

通用条件和定义

IEC61967的通用条件和定义包含下列几项：

传感器：TEM小室、场探棒等；

频谱仪或接收机：频率范围覆盖150kHz-1GHz，峰值检波、具备最大值保持功能，分辨率频宽的设置如下表：

表1：分辨率频宽的选择。

电源：用电池供电或采用低射频噪音的电源；

测试温度：23℃±5℃；

环境噪音：除被测IC外其余外围电路供电时，所测到的背景噪音低于限值至少6dB，必要时可采用前置放大器；

测试电路板：通常集成电路测试需要安装在一块印刷电路板上，为提高测试的方便性与重复性，标准规定了电路板的规格，如下图所示，标准电路板的大小与TEM小室顶端的开口大小匹配，板上既可以整合IEC61967发射测试需要的1Ω/150Ω直接耦合法阻抗匹配网络，磁场探棒法测试用的迹线，也可以整合IEC62132-4用到的耦合电容。

图1：标准集成电路测试板。

TEM小室法

图2：TEM小室法辐射发射测试示意图。

TEM小室其实就是一个变型的同轴线：在此同轴线中部，由一块扁平的芯板作为内导体，外导体为方形，两端呈锥形向通用的同轴组件过渡，一头连接同轴线到测试接收机，另一头连接匹配负载，如下图所示。小室的外导体顶端有一个方形开口用于安装测试电路板。其中，集成电路的一侧安装在小室内侧，互联机和外围电路的一侧向外。这样做使测到的辐射发射主要来源于被测的IC芯片。受测芯片产生的高频电流在互连导线上流动，那些焊接接脚、封装联机就充当了辐射发射天线。当测试频率低于TEM小室的一阶高次模频率时，只有主模TEM模传输，此时TEM小室端口的测试电压与干扰源的发射大小有较好的定量关系，因此，可用此电压值来评定集成电路芯片的辐射发射大小。

表面扫描法

图3：表面扫描法测试图。