IEC 61967-4標準中的1Ω/150Ω直接耦合法

大家好！我是ROHM的稻垣。

在第17篇中，我想介紹一下電磁兼容性（EMC）的計算方法和仿真中最基本的傳導發射（CE： Conducted Emission）的試行計算方法。它與半導體集成電路（LSI）的電磁兼容性（EMC）特性息息相關，即“IEC 61967-4標準1Ω/150Ω直接耦合法”。

作為電磁兼容性（EMC）的國際標準，主要適用IEC標準、CISPR標準和ISO標準。
IEC是指國際電工委員會（IEC：International Electrotechnical Commission），上述的“1Ω/150Ω直接耦合法”也被稱為“VDE法”。
該方法是通過在半導體集成電路的接地端口連接相當于1Ω電阻的網絡，在電源端口及信號端口等端口連接相當于150Ω電阻的網絡，并且測量其頻譜。但是，請注意，在電源電流較大的半導體集成電路（LSI）中，接地引腳處的1Ω電阻兩端產生的電壓會變大，如果影響到基本運行，則不適合這種方法。有電磁干擾（發射）相關的限值，如果不在相應值范圍內，就不符合標準。本來IEC等標準中就規定了相應的測試方法，因此作為參考示例提供了限值。但是在一般的運用中，限值會被視為標準值。
現在讓我們繼續EMC計算方法和EMC仿真的話題。如前所述，IEC 61967-4標準中規定了從電磁兼容性（EMC）角度是對于半導體集成電路（LSI）的電源電流和信號電流進行測量的簡單方法，計算步驟如下：

① 對半導體集成電路（LSI）的電源電流進行瞬態分析 （Transient Analysis），創建穩定的1個周期的PWL（Piecewise Linear）波形。這就是之前的第16篇中提到的IA模型（Internal Activity Model）和電磁干擾（EMI）模型。

② 設置這個電流的PWL波形的重復值，連接規定的網絡（150Ω測試法為120Ω+6.8nF+51Ω等），進行瞬態分析，然后進行快速傅里葉變換（FFT）。

③ 進行單位換算（dBμV）后，與標準中的限值一并體現在圖表中，據此判斷是否符合標準。

經過這種程度的計算處理后，我認為就可以將其創建為可在電路分析工具中使用的腳本或宏，并完成自動計算了。
另外，在進行測試時，由于會連接頻譜分析儀，因此需要再連接其輸入阻抗50Ω后進行計算（請注意，這里容易出錯！）。
如果符合標準，就“可喜可賀”，但如果不符合標準，就需要采取一些措施了，比如：改善①、即選擇運行模式或重新設計硅片，更改②中取決于產品的去耦電容（CD）的種類或更改相關的值。
這次介紹的計算方法是可以通過電路分析工具嘗試的方法，不需要實測值，使用簡單的宏或腳本即可自動執行計算，符合IEC 62433標準，未使用數據同化，未使用降噪技術。下圖是測試和計算用的參考圖。

IEC 61967-4標準1Ω直接耦合法的測試電路/計算電路示例
(LBAN1=5uH，CD1:取決于產品)
(出處：Generic_IC_EMC_Test_Specification_2.1_180713_ZVEI.pdf)

IEC 61967-4標準150Ω直接耦合法的測試電路/計算電路示例
(R1=120Ω, C1=6.8nF, R2=51Ω, LBAN1=5uH, CD1:取決于產品， RBAN1:open, CBAN1:open)
(出處：Generic_IC_EMC_Test_Specification_2.1_180713_ZVEI.pdf)

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＜書籍參考頁碼＞
《LSI的EMC設計》，科學信息出版株式會社，2018年2月第一版，ISBN978-4-904774-68-7。

IEC 61967-4標準簡介：第2章半導體集成電路的工作和電磁兼容性特性p.41～

傳導發射（CE）仿真簡介：第6章通過現象驗證半導體集成電路的電磁兼容性（2）p.150～

審核編輯黃宇