数字存储示波器在静电放电试验中的选用

都是以防人体静电为主，并建立了人体模型。美国海军1980年提出了一个电容值为100pF，电阻为1.5kΩ的所谓“标准人体模型”。这一标准得到广泛采用。其等效电路和ESD等级如图4。该模型表征人体带电接触器件放电，R_b为人体等效电阻，C_b为人体等效电容。

MM是指机器(例如机械手臂)本身累积了静电，当此机器去碰触到IC时，该静电便经由IC的引脚(pin)放电。因为机器是金属，其等效电阻为0Ω，其等效电容为200pF。由于机器放电模式的等效电阻为0，故其放电的过程更短，在几纳秒(ns)到几十纳秒之内会有数安培的瞬间放电电流产生。其等效电路和ESD等级如图5。

在MM中，回路的时间常数很短，小于5ns，则在测试的过程中，电流信号的上升时间更短，一般在1ns左右。根据式(2)，得出测试所用的数字存储示波器的最低带宽是350MHz。根据这个带宽，配上相应的电流探棒，对HBM在不同的静电电压下的放电电流进行了测试，和对比测试了HBM与MM两种模型。得到结果如图6和图7。

数字存储示波器选用台湾固纬的GDS-3354(350MHz带宽，5GSa/s实时采样率)型VPO，电流探棒选用泰克的CT1(ESD测试的专用探棒，1GHz带宽，0.2mA精度，上升时间0.35ns)，静电放电模拟器选用SANKI的ESD-2000。

由于所测试的ESD信号是非周期的单次信号，对数字存储示波器的正确设置从而有效抓取静电放电波形非常重要。GDS-3354设置如下：

(1) 垂直系统选电流档，设置正确的倍率(CT1为5mV/mA);

(2) 水平系统设置为20nS/div~50nS/div;

(3) 触发模式设为单次触发，触发类型设为上升沿;

(4) 如果4通道同时测，则每通道都按照以上3步设置;

(5) 为了能细致研究波形，则将所测试波形存储在内置记忆体内。

4 结论

通过以上研究和实验，可以认识到：在测量诸如静电放电试验这样的单次瞬态信号波形时，首先应该将上升时间转换为带宽，然后根据带宽选用数字存储示波器，并且必须注意数字存储示波器的带宽和和信号的最高频率不是一个等同的概念，以免选择不当。基于实验和研究的结果，不难解释前述两种数字存储示波器在测量结果差异较大的原因。同时要注意，数字存储示波器的水平时基不能太小，如果需要仔细观察静电放电波形，最小在1ns/div为最合适，不然不能充分表达ESD的电流波形细节。

参考文献：

[1]IEC 1000-4-2: 2001, “ Part 4: Testing and measurement techniques. Section 2: Electrostatic Discharge Immunity Test”.

[2]毛瑞海,王雪梅,刘伟,等.静电放电试验中示波器的选择与使用[J].电测与仪表，2000(2):31-33。

[3]EIA/JESD22-A114-A, “Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Human Body Model (HBM)”.

[4]EIA/JESD22-A115-A, “Electrostatic Discharge (ESD) Sensitivity Testing Machine Model (MM)”.

本文来源于中国科技核心期刊《电子产品世界》2016年第11期第55页，欢迎您写论文时引用，并注明出处。