静电放电信号与电子线路的耦合研究
发布时间：2021-10-14 09:10
静电放电现象是一种静电电位不同的物体在直接接触或靠近时引发的电荷转移现象,该现象在放电点附近会产生大强度和高频率的电磁场,该电磁场会通过耦合辐射进入被测设备,对电子元器件造成不可逆的损坏。在印刷电路板的电磁兼容分析中分析耦合机理,可以研究判断造成电路板出现电磁兼容问题的原因,从而进一步优化集成电路设计。然而该现象物理机制在高频频段内非常复杂,使用传统建模方法研究难以成功实现,所以对静电放电与被测设备的耦合关系进行有效的建模方法研究具有十分重要的意义。本文搭建了实际的传输线脉冲发生器,仿真并验证了传输线脉冲的产生过程与影响因素,并根据S参数的原理搭建了可以模拟不同耦合形式的静电放电激励探头的二端口电路模型。第一章介绍了本论文的研究背景,国内外的研究进展与本文的结构安排。第二章介绍了传输线脉冲的产生原理和传输线脉冲发生器电路结构。给出了进行测试所得到的结果。根据传输线脉冲产生原理,搭建了传输线脉冲发生器实际模型,最后通过仿真和试验两种方法得到了传输线脉冲输出波形。实际测量传输线脉冲发生模型产生的矩形脉冲上升沿在1ns之内,波形质量较好。继而对传输线脉冲的影响因素进行仿真,仿真结果表明不同长...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３?ＴＬＰ测试系统工作原理图??
??图２－３?ＴＬＰ测试系统工作原理图??Ｒｍ?”?Ｌ１?”?＾?１２?，，??—Ｉ?ｉ—（）?ｎ—〇—ｏ?〇—ｊ??－＝ｔＨＶ?ｊ＊??ＤＵＴ??图２－４脉冲发生器结构??方波脉冲的影响因素主要有脉冲形成线，继电器，脉冲传输线以及负载电阻。??继电器开关需要开关速度快，灵敏度好，触点无抖动无火花而且耐压好，继电器??增加屏蔽层和减小短脉冲传输线长度可以改善ＴＬＰ的过冲和振铃现象［２（）１。输出??部分选用匹配电阻可以防止发生多次波的反射折射情况。实际测试时，示波器的??接地线电感减小也能抑制方波的过冲和振铃现象。??对实验室所采用的传输线的参数进行测量，得到的单位长度电感值ｋ为??３．４０?ｘ?１（Ｔ７?Ｈ／ｍ，电容值Ｃ。为?１０＿４８?ｘ?１〇－７?Ｆ／ｍ。??取ＴＬＰ脉宽为１００ｎｓ，根据公式ｔ?＝?１／ｖ计算可得，需要８．３７７ｍ长度的传输线，??根据公式计算可得该长度传输线的传输阻抗为５６．９５０。??搭建ＴＬＰ发生电路
??波形进行了测试，在负载处得到的波形如图２－５所示。??ｉｌ?２０Ｖ／?Ｂ?备?ＯＱｓ?２０．００８／?ｆ?Ｂ?ｉｍｉ??ｇｇ?１?）?Ｂ＾；?＼＼２Ｌ?ｌｏｇｏｎｓ?Ｉ＇??图２－５传输线脉冲波形??由图２－５可得，矩形脉冲上升时间为１．２ｎｓ，宽度为９８．５ｎｓ，幅值为５．１Ｖ，??理论电压幅值为４．７２Ｖ，造成偏差现象的可能原因有器件引脚过长引起的杂散电??容电感电阻，器件之间的辐射耦合干扰导致波形有少许过冲现象，总体来说波形??较为平滑。??２．２?ＴＬＰ脉冲发生系统影响因素的仿真??根据ＴＬＰ的发生器的基本结构，利用ｍａｔｌａｂ软件搭建了仿真电路。传输线??脉冲发生器的基本结构如图２－６所示，包括产生脉冲的传输线，继电器，脉冲传??输线，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??，?门?——￣￣？Ｅ??■＾
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于S参数的多端口线束网络的建模与仿真[J]. 王广府,杨永明. 电子技术. 2016(12)
[2]分布电容对脉冲电压源上升前沿的影响[J]. 张涛,谢庆海,贺红亮,刘高旻,伍星. 电气应用. 2016(18)
[3]Investigation of the trigger voltage walk-in effect in LDMOS for high-voltage ESD protection[J]. 梁海莲,董树荣,顾晓峰,钟雷,吴健,于宗光. Journal of Semiconductors. 2014(09)
[4]静电对电子元器件的危害及防护[J]. 袁晨光,朱红永. 信息通信. 2013(10)
[5]平面埋入电容的印制电路板研究[J]. 陈良,刘镇权,林灿荣,于中尧,张静. 印制电路信息. 2013(S1)
[6]ESD对微波组件的危害及其防护[J]. 朱震宇. 电子产品可靠性与环境试验. 2013(03)
[7]传输线耦合下的差分对共模特性分析[J]. 丁同浩,李玉山. 仪器仪表学报. 2011(07)
[8]测量匹配网络S参数的转换模型[J]. 窦建华,徐兰天,杨学志. 电子测量与仪器学报. 2011(02)
[9]磁刺激治疗仪的设计与仿真[J]. 梁国壮,韩晴,秦秋梅,孙素芳,贺银方. 河北工业科技. 2010(06)
[10]基于小信号S参数的功率放大器设计[J]. 祁云飞. 电子科技. 2010(08)
博士论文
[1]集成电路新型ESD防护器件研究[D]. 曾杰.浙江大学 2016
[2]静电放电及其防护器件研究[D]. 鄢永明.湖南大学 2016
[3]功率变流器传导EMI的近场耦合建模[D]. 陈玮.浙江大学 2006
硕士论文
[1]传输线脉冲对电子线路干扰的仿真和测试[D]. 古雪.山东大学 2016
[2]集成电路的典型ESD防护设计研究[D]. 俞志辉.浙江大学 2016
[3]MOS集成电路ESD防护器件的研究[D]. 柯逸辰.江南大学 2013
[4]微波器件散射参数在线测量方法的研究[D]. 樊珊珊.山西大学 2013
[5]基于TLP的PCB静电放电抗扰度研究[D]. 杨明远.山东大学 2013
[6]电磁兼容中的测试与处理的若干关键技术研究[D]. 娄鑫霞.南京师范大学 2013
[7]ESD防护设计的若干问题研究[D]. 苗萌.浙江大学 2012
[8]电源分配网络中去耦电容器Spice建模[D]. 唐伟峰.西安电子科技大学 2012
[9]ESD仿真技术研究[D]. 黄大海.浙江大学 2010
[10]电力系统过电压防护及接地研究[D]. 彭鹏.长沙理工大学 2009
本文编号：3435871
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：79 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２－３?ＴＬＰ测试系统工作原理图??
??图２－３?ＴＬＰ测试系统工作原理图??Ｒｍ?”?Ｌ１?”?＾?１２?，，??—Ｉ?ｉ—（）?ｎ—〇—ｏ?〇—ｊ??－＝ｔＨＶ?ｊ＊??ＤＵＴ??图２－４脉冲发生器结构??方波脉冲的影响因素主要有脉冲形成线，继电器，脉冲传输线以及负载电阻。??继电器开关需要开关速度快，灵敏度好，触点无抖动无火花而且耐压好，继电器??增加屏蔽层和减小短脉冲传输线长度可以改善ＴＬＰ的过冲和振铃现象［２（）１。输出??部分选用匹配电阻可以防止发生多次波的反射折射情况。实际测试时，示波器的??接地线电感减小也能抑制方波的过冲和振铃现象。??对实验室所采用的传输线的参数进行测量，得到的单位长度电感值ｋ为??３．４０?ｘ?１（Ｔ７?Ｈ／ｍ，电容值Ｃ。为?１０＿４８?ｘ?１〇－７?Ｆ／ｍ。??取ＴＬＰ脉宽为１００ｎｓ，根据公式ｔ?＝?１／ｖ计算可得，需要８．３７７ｍ长度的传输线，??根据公式计算可得该长度传输线的传输阻抗为５６．９５０。??搭建ＴＬＰ发生电路
??波形进行了测试，在负载处得到的波形如图２－５所示。??ｉｌ?２０Ｖ／?Ｂ?备?ＯＱｓ?２０．００８／?ｆ?Ｂ?ｉｍｉ??ｇｇ?１?）?Ｂ＾；?＼＼２Ｌ?ｌｏｇｏｎｓ?Ｉ＇??图２－５传输线脉冲波形??由图２－５可得，矩形脉冲上升时间为１．２ｎｓ，宽度为９８．５ｎｓ，幅值为５．１Ｖ，??理论电压幅值为４．７２Ｖ，造成偏差现象的可能原因有器件引脚过长引起的杂散电??容电感电阻，器件之间的辐射耦合干扰导致波形有少许过冲现象，总体来说波形??较为平滑。??２．２?ＴＬＰ脉冲发生系统影响因素的仿真??根据ＴＬＰ的发生器的基本结构，利用ｍａｔｌａｂ软件搭建了仿真电路。传输线??脉冲发生器的基本结构如图２－６所示，包括产生脉冲的传输线，继电器，脉冲传??输线，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??，?门?——￣￣？Ｅ??■＾
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于S参数的多端口线束网络的建模与仿真[J]. 王广府,杨永明. 电子技术. 2016(12)
[2]分布电容对脉冲电压源上升前沿的影响[J]. 张涛,谢庆海,贺红亮,刘高旻,伍星. 电气应用. 2016(18)
[3]Investigation of the trigger voltage walk-in effect in LDMOS for high-voltage ESD protection[J]. 梁海莲,董树荣,顾晓峰,钟雷,吴健,于宗光. Journal of Semiconductors. 2014(09)
[4]静电对电子元器件的危害及防护[J]. 袁晨光,朱红永. 信息通信. 2013(10)
[5]平面埋入电容的印制电路板研究[J]. 陈良,刘镇权,林灿荣,于中尧,张静. 印制电路信息. 2013(S1)
[6]ESD对微波组件的危害及其防护[J]. 朱震宇. 电子产品可靠性与环境试验. 2013(03)
[7]传输线耦合下的差分对共模特性分析[J]. 丁同浩,李玉山. 仪器仪表学报. 2011(07)
[8]测量匹配网络S参数的转换模型[J]. 窦建华,徐兰天,杨学志. 电子测量与仪器学报. 2011(02)
[9]磁刺激治疗仪的设计与仿真[J]. 梁国壮,韩晴,秦秋梅,孙素芳,贺银方. 河北工业科技. 2010(06)
[10]基于小信号S参数的功率放大器设计[J]. 祁云飞. 电子科技. 2010(08)
博士论文
[1]集成电路新型ESD防护器件研究[D]. 曾杰.浙江大学 2016
[2]静电放电及其防护器件研究[D]. 鄢永明.湖南大学 2016
[3]功率变流器传导EMI的近场耦合建模[D]. 陈玮.浙江大学 2006
硕士论文
[1]传输线脉冲对电子线路干扰的仿真和测试[D]. 古雪.山东大学 2016
[2]集成电路的典型ESD防护设计研究[D]. 俞志辉.浙江大学 2016
[3]MOS集成电路ESD防护器件的研究[D]. 柯逸辰.江南大学 2013
[4]微波器件散射参数在线测量方法的研究[D]. 樊珊珊.山西大学 2013
[5]基于TLP的PCB静电放电抗扰度研究[D]. 杨明远.山东大学 2013
[6]电磁兼容中的测试与处理的若干关键技术研究[D]. 娄鑫霞.南京师范大学 2013
[7]ESD防护设计的若干问题研究[D]. 苗萌.浙江大学 2012
[8]电源分配网络中去耦电容器Spice建模[D]. 唐伟峰.西安电子科技大学 2012
[9]ESD仿真技术研究[D]. 黄大海.浙江大学 2010
[10]电力系统过电压防护及接地研究[D]. 彭鹏.长沙理工大学 2009
本文编号：3435871
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