靜電放電信號與電子線路的耦合研究
發(fā)布時間：2021-10-14 09:10
靜電放電現象是一種靜電電位不同的物體在直接接觸或靠近時引發(fā)的電荷轉移現象,該現象在放電點附近會產生大強度和高頻率的電磁場,該電磁場會通過耦合輻射進入被測設備,對電子元器件造成不可逆的損壞。在印刷電路板的電磁兼容分析中分析耦合機理,可以研究判斷造成電路板出現電磁兼容問題的原因,從而進一步優(yōu)化集成電路設計。然而該現象物理機制在高頻頻段內非常復雜,使用傳統(tǒng)建模方法研究難以成功實現,所以對靜電放電與被測設備的耦合關系進行有效的建模方法研究具有十分重要的意義。本文搭建了實際的傳輸線脈沖發(fā)生器,仿真并驗證了傳輸線脈沖的產生過程與影響因素,并根據S參數的原理搭建了可以模擬不同耦合形式的靜電放電激勵探頭的二端口電路模型。第一章介紹了本論文的研究背景,國內外的研究進展與本文的結構安排。第二章介紹了傳輸線脈沖的產生原理和傳輸線脈沖發(fā)生器電路結構。給出了進行測試所得到的結果。根據傳輸線脈沖產生原理,搭建了傳輸線脈沖發(fā)生器實際模型,最后通過仿真和試驗兩種方法得到了傳輸線脈沖輸出波形。實際測量傳輸線脈沖發(fā)生模型產生的矩形脈沖上升沿在1ns之內,波形質量較好。繼而對傳輸線脈沖的影響因素進行仿真,仿真結果表明不同長...
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２－３?ＴＬＰ測試系統(tǒng)工作原理圖??
??圖２－３?ＴＬＰ測試系統(tǒng)工作原理圖??Ｒｍ?”?Ｌ１?”?＾?１２?，，??—Ｉ?ｉ—（）?ｎ—〇—ｏ?〇—ｊ??－＝ｔＨＶ?ｊ＊??ＤＵＴ??圖２－４脈沖發(fā)生器結構??方波脈沖的影響因素主要有脈沖形成線，繼電器，脈沖傳輸線以及負載電阻。??繼電器開關需要開關速度快，靈敏度好，觸點無抖動無火花而且耐壓好，繼電器??增加屏蔽層和減小短脈沖傳輸線長度可以改善ＴＬＰ的過沖和振鈴現象［２（）１。輸出??部分選用匹配電阻可以防止發(fā)生多次波的反射折射情況。實際測試時，示波器的??接地線電感減小也能抑制方波的過沖和振鈴現象。??對實驗室所采用的傳輸線的參數進行測量，得到的單位長度電感值ｋ為??３．４０?ｘ?１（Ｔ７?Ｈ／ｍ，電容值Ｃ。為?１０＿４８?ｘ?１〇－７?Ｆ／ｍ。??�。裕蹋忻}寬為１００ｎｓ，根據公式ｔ?＝?１／ｖ計算可得，需要８．３７７ｍ長度的傳輸線，??根據公式計算可得該長度傳輸線的傳輸阻抗為５６．９５０。??搭建ＴＬＰ發(fā)生電路
??波形進行了測試，在負載處得到的波形如圖２－５所示。??ｉｌ?２０Ｖ／?Ｂ?備?ＯＱｓ?２０．００８／?ｆ?Ｂ?ｉｍｉ??ｇｇ?１?）?Ｂ＾；?＼＼２Ｌ?ｌｏｇｏｎｓ?Ｉ＇??圖２－５傳輸線脈沖波形??由圖２－５可得，矩形脈沖上升時間為１．２ｎｓ，寬度為９８．５ｎｓ，幅值為５．１Ｖ，??理論電壓幅值為４．７２Ｖ，造成偏差現象的可能原因有器件引腳過長引起的雜散電??容電感電阻，器件之間的輻射耦合干擾導致波形有少許過沖現象，總體來說波形??較為平滑。??２．２?ＴＬＰ脈沖發(fā)生系統(tǒng)影響因素的仿真??根據ＴＬＰ的發(fā)生器的基本結構，利用ｍａｔｌａｂ軟件搭建了仿真電路。傳輸線??脈沖發(fā)生器的基本結構如圖２－６所示，包括產生脈沖的傳輸線，繼電器，脈沖傳??輸線，匹配阻抗穴。??Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕ＊????＾?Ｉ?１??ｐ〇？Ｎ？ｒｇｕｉ?一??Ｓｌ？ｐ?Ｓａｏｐ＊３???．Ｊ＼＼Ｋ???二?Ｉ—Ｅ＾＝｜??ＶＶＶ?Ｂｒｅａｋｅｒ?Ｃｕｒｒｅｎｔ?Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?一＝??Ｒｌ?ＬＩ??，?門?——￣￣？Ｅ??■＾
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于S參數的多端口線束網絡的建模與仿真[J]. 王廣府,楊永明. 電子技術. 2016(12)
[2]分布電容對脈沖電壓源上升前沿的影響[J]. 張濤,謝慶海,賀紅亮,劉高旻,伍星. 電氣應用. 2016(18)
[3]Investigation of the trigger voltage walk-in effect in LDMOS for high-voltage ESD protection[J]. 梁海蓮,董樹榮,顧曉峰,鐘雷,吳健,于宗光. Journal of Semiconductors. 2014(09)
[4]靜電對電子元器件的危害及防護[J]. 袁晨光,朱紅永. 信息通信. 2013(10)
[5]平面埋入電容的印制電路板研究[J]. 陳良,劉鎮(zhèn)權,林燦榮,于中堯,張靜. 印制電路信息. 2013(S1)
[6]ESD對微波組件的危害及其防護[J]. 朱震宇. 電子產品可靠性與環(huán)境試驗. 2013(03)
[7]傳輸線耦合下的差分對共模特性分析[J]. 丁同浩,李玉山. 儀器儀表學報. 2011(07)
[8]測量匹配網絡S參數的轉換模型[J]. 竇建華,徐蘭天,楊學志. 電子測量與儀器學報. 2011(02)
[9]磁刺激治療儀的設計與仿真[J]. 梁國壯,韓晴,秦秋梅,孫素芳,賀銀方. 河北工業(yè)科技. 2010(06)
[10]基于小信號S參數的功率放大器設計[J]. 祁云飛. 電子科技. 2010(08)
博士論文
[1]集成電路新型ESD防護器件研究[D]. 曾杰.浙江大學 2016
[2]靜電放電及其防護器件研究[D]. 鄢永明.湖南大學 2016
[3]功率變流器傳導EMI的近場耦合建模[D]. 陳瑋.浙江大學 2006
碩士論文
[1]傳輸線脈沖對電子線路干擾的仿真和測試[D]. 古雪.山東大學 2016
[2]集成電路的典型ESD防護設計研究[D]. 俞志輝.浙江大學 2016
[3]MOS集成電路ESD防護器件的研究[D]. 柯逸辰.江南大學 2013
[4]微波器件散射參數在線測量方法的研究[D]. 樊珊珊.山西大學 2013
[5]基于TLP的PCB靜電放電抗擾度研究[D]. 楊明遠.山東大學 2013
[6]電磁兼容中的測試與處理的若干關鍵技術研究[D]. 婁鑫霞.南京師范大學 2013
[7]ESD防護設計的若干問題研究[D]. 苗萌.浙江大學 2012
[8]電源分配網絡中去耦電容器Spice建模[D]. 唐偉峰.西安電子科技大學 2012
[9]ESD仿真技術研究[D]. 黃大海.浙江大學 2010
[10]電力系統(tǒng)過電壓防護及接地研究[D]. 彭鵬.長沙理工大學 2009
本文編號：3435871
【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數】：79 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２－３?ＴＬＰ測試系統(tǒng)工作原理圖??
??圖２－３?ＴＬＰ測試系統(tǒng)工作原理圖??Ｒｍ?”?Ｌ１?”?＾?１２?，，??—Ｉ?ｉ—（）?ｎ—〇—ｏ?〇—ｊ??－＝ｔＨＶ?ｊ＊??ＤＵＴ??圖２－４脈沖發(fā)生器結構??方波脈沖的影響因素主要有脈沖形成線，繼電器，脈沖傳輸線以及負載電阻。??繼電器開關需要開關速度快，靈敏度好，觸點無抖動無火花而且耐壓好，繼電器??增加屏蔽層和減小短脈沖傳輸線長度可以改善ＴＬＰ的過沖和振鈴現象［２（）１。輸出??部分選用匹配電阻可以防止發(fā)生多次波的反射折射情況。實際測試時，示波器的??接地線電感減小也能抑制方波的過沖和振鈴現象。??對實驗室所采用的傳輸線的參數進行測量，得到的單位長度電感值ｋ為??３．４０?ｘ?１（Ｔ７?Ｈ／ｍ，電容值Ｃ。為?１０＿４８?ｘ?１〇－７?Ｆ／ｍ。??�。裕蹋忻}寬為１００ｎｓ，根據公式ｔ?＝?１／ｖ計算可得，需要８．３７７ｍ長度的傳輸線，??根據公式計算可得該長度傳輸線的傳輸阻抗為５６．９５０。??搭建ＴＬＰ發(fā)生電路
??波形進行了測試，在負載處得到的波形如圖２－５所示。??ｉｌ?２０Ｖ／?Ｂ?備?ＯＱｓ?２０．００８／?ｆ?Ｂ?ｉｍｉ??ｇｇ?１?）?Ｂ＾；?＼＼２Ｌ?ｌｏｇｏｎｓ?Ｉ＇??圖２－５傳輸線脈沖波形??由圖２－５可得，矩形脈沖上升時間為１．２ｎｓ，寬度為９８．５ｎｓ，幅值為５．１Ｖ，??理論電壓幅值為４．７２Ｖ，造成偏差現象的可能原因有器件引腳過長引起的雜散電??容電感電阻，器件之間的輻射耦合干擾導致波形有少許過沖現象，總體來說波形??較為平滑。??２．２?ＴＬＰ脈沖發(fā)生系統(tǒng)影響因素的仿真??根據ＴＬＰ的發(fā)生器的基本結構，利用ｍａｔｌａｂ軟件搭建了仿真電路。傳輸線??脈沖發(fā)生器的基本結構如圖２－６所示，包括產生脈沖的傳輸線，繼電器，脈沖傳??輸線，匹配阻抗穴。??Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕ＊????＾?Ｉ?１??ｐ〇？Ｎ？ｒｇｕｉ?一??Ｓｌ？ｐ?Ｓａｏｐ＊３???．Ｊ＼＼Ｋ???二?Ｉ—Ｅ＾＝｜??ＶＶＶ?Ｂｒｅａｋｅｒ?Ｃｕｒｒｅｎｔ?Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?一＝??Ｒｌ?ＬＩ??，?門?——￣￣？Ｅ??■＾
【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于S參數的多端口線束網絡的建模與仿真[J]. 王廣府,楊永明. 電子技術. 2016(12)
[2]分布電容對脈沖電壓源上升前沿的影響[J]. 張濤,謝慶海,賀紅亮,劉高旻,伍星. 電氣應用. 2016(18)
[3]Investigation of the trigger voltage walk-in effect in LDMOS for high-voltage ESD protection[J]. 梁海蓮,董樹榮,顧曉峰,鐘雷,吳健,于宗光. Journal of Semiconductors. 2014(09)
[4]靜電對電子元器件的危害及防護[J]. 袁晨光,朱紅永. 信息通信. 2013(10)
[5]平面埋入電容的印制電路板研究[J]. 陳良,劉鎮(zhèn)權,林燦榮,于中堯,張靜. 印制電路信息. 2013(S1)
[6]ESD對微波組件的危害及其防護[J]. 朱震宇. 電子產品可靠性與環(huán)境試驗. 2013(03)
[7]傳輸線耦合下的差分對共模特性分析[J]. 丁同浩,李玉山. 儀器儀表學報. 2011(07)
[8]測量匹配網絡S參數的轉換模型[J]. 竇建華,徐蘭天,楊學志. 電子測量與儀器學報. 2011(02)
[9]磁刺激治療儀的設計與仿真[J]. 梁國壯,韓晴,秦秋梅,孫素芳,賀銀方. 河北工業(yè)科技. 2010(06)
[10]基于小信號S參數的功率放大器設計[J]. 祁云飛. 電子科技. 2010(08)
博士論文
[1]集成電路新型ESD防護器件研究[D]. 曾杰.浙江大學 2016
[2]靜電放電及其防護器件研究[D]. 鄢永明.湖南大學 2016
[3]功率變流器傳導EMI的近場耦合建模[D]. 陳瑋.浙江大學 2006
碩士論文
[1]傳輸線脈沖對電子線路干擾的仿真和測試[D]. 古雪.山東大學 2016
[2]集成電路的典型ESD防護設計研究[D]. 俞志輝.浙江大學 2016
[3]MOS集成電路ESD防護器件的研究[D]. 柯逸辰.江南大學 2013
[4]微波器件散射參數在線測量方法的研究[D]. 樊珊珊.山西大學 2013
[5]基于TLP的PCB靜電放電抗擾度研究[D]. 楊明遠.山東大學 2013
[6]電磁兼容中的測試與處理的若干關鍵技術研究[D]. 婁鑫霞.南京師范大學 2013
[7]ESD防護設計的若干問題研究[D]. 苗萌.浙江大學 2012
[8]電源分配網絡中去耦電容器Spice建模[D]. 唐偉峰.西安電子科技大學 2012
[9]ESD仿真技術研究[D]. 黃大海.浙江大學 2010
[10]電力系統(tǒng)過電壓防護及接地研究[D]. 彭鵬.長沙理工大學 2009
本文編號：3435871
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