Unsere Aufgabe vor einigen Jahren mein Team war eine Zuordnung zu RF-Strahlung von Low Power CMOS-ICs messen gegeben. In diesem Artikel werde ich das Setup entwarfen wir beschreiben und einige der Probleme, die wir um die schwache Strahlung von CMOS Imager ICs messen wand.

Der IC ANTENNE UND SENDER IC HF-Strahlung tritt auf, wenn RF Ladung fließt durch die von dem IC-Gehäuse gebildet Antenne. Abhängig von der IC-Gehäuse zu entwerfen die HF Ladestrom durch den Leiterrahmen und Bonddrähte oder durch das Substrat und Bonddrähte. Diese Strukturen bilden elektrisch kleinen Schleifenantennen und je größer die Schleifenfläche desto höher ist die RF Feldstärke. Der Sender, der die Quelle der HF-Strom ist, aus den Signalen an den IC oder den Signalen von den IC Clock und DQ-Pins angetrieben. Beide Quellen sind in Amplitude vergleichbar sein. Zusätzlich besteht RF Power Pin Strom aufgrund Prozesse innerhalb des IC.

DIE HERAUSFORDERUNG Unsere anspruchsvollsten Mess war ein CMOS-Imager Herstellung RF-Rauschen im 800-MHz-Handy-Band. Im Handy die vorherrschende Rauschquelle eine Harmonische der Systemtaktsignal an den CMOS-Imager angetrieben. Diese Harmonischen können durch Filtern des Systemtakt gedämpft werden, und daß die linken CMOS Imager als dominante RF Rauschquelle. Auch wenn die CMOS-Imager RF Rauschamplitude relativ schwach war, es war genug, um mit einem Zellkanalchannel stören. Diese enge Kopplung zwischen dem IC und dem Empfänger ist auf die Wärmebildkamera mit dem Handy Leiterplatte montiert. Die Herausforderung für uns war die Messung der schwachen CMOS-Imager Signal genau genug, um verschiedene experimentelle Änderungen an der IC zu messen. In unserem Testaufbau war das 825-MHz-Signalstärke von der IC nur -20 dBuV / m gemessen in einem Abstand von 180 mm.

TEST SETUP Durch die schwache Signale gemessen werden eine ruhige HF-Umgebung benötigt wurde. Glücklicherweise stellten unseren halbschalltotenanechoic EMC Kammer mehr als genug Dämpfung der Außen Handy-Signale, so dass alles, was wir im Inneren der Kammer eingegangen war unser EMI Receiver Rauschen. Aber indem die Labor-Signalgenerator und digitalen Mustergenerator im Inneren der Kammer verdeckt das IC-Signal. Unsere zwei Möglichkeiten, um dieses Rauschen zu beheben waren: 1. Legen Sie die IC in einer TEM-Zelle 2. Die Generatoren außerhalb der EMC Kammer und verlegen Sie die Reizsignale durch die EMV-Kammer Schott doppelt geschirmter Koaxialkabeln. 3. Haus die Generatoren in einem gut abgeschirmten Raum im Inneren der Kammer. Wir wählen (3) mit der in Fig Setup. 1, um die Generatoren, Stromversorgung und ein Oszilloskop in einem Gehäuse in der Kammer aus zwei Gründen unterzubringen: Es erlaubt uns, mehr leicht den IC und Geräte zusammenarbeiten, und wir vermieden Probleme mit Stecker und Kabel HF-Leckage. Die TEM-Zelle wurde abgelehnt, da NEC Simulationen zeigten, dass die dominante Strahlungsmechanismusmechanism war Kabelschirm Strahlung aufgrund Gleichtaktstrom. Dies würde zu vertuschen, was wir von der IC-Paket selbst wollte gemessen Strahlung. Um HF-Rauschen komplett enthalten die Testausrüstung wurde in einem TEMPEST Schrank mit RF Dichtungen auf allen Platten und die vordere Zugangstür montiert. Zusätzlich hatte das Kabinett einen TEMPEST EMI-Filter für Wechselstrom und einer HF-Dämpfung von Wabenkühlluftzugangcooling air . Clock Harmonischen wurden mit einem sauberen 25 MHz Sinuswelle statt eines Rechteck eliminiert.

Der Testplatine Um die Testplatine mit dem Schrank ein 3 "x 3" Loch in der Oberseite des Gehäuses und der Farbe um das Loch geschnitten Halterung wurde abgeschliffen. Diese Anordnung erlaubt Verkabelung zum Testen von Leiterplatten innerhalb des Gehäuses mit der IC verlötet, um die Oberseite der Testplatine frei in das EMC Kammer abzustrahlen. Wir fanden, dass SMB-Anschlüsse waren ideal für den Anschluss der vielen Signalleitungen und Gleichstromkabel an das IC. Das SMB-Anschluss bietet die einfache Push-on / Pull-off-Konnektivität während eine gute Signalintegrität. Ein acht Layer-PCB wurde mit den oberen und unteren Schichten bilden vergoldete Bodenschichten zur Abschirmung eingesetzt. Die Bodenschichten wurden zusammen mit Vias alle 0,2 Zoll genäht. Um eine ausgezeichnete Isolierung gewährleisten ein Drahtgeflecht RF Dichtung wurde zwischen dem Schrank oben und PCB unten platziert. Die Leiterplatte wurde gegen die Dichtung mit vier Destaco Marke Handschellenclamps halten die Platine gegen die HF-Dichtung gedrückt.

Empfangsantenne Nach der Analyse unserer großen EMC Log Periodic Antenne haben wir beschlossen, dass eine einfache halbe Wellenlänge Dipol-Antenne wäre besser für die Aufnahme des kleinen Signal unserer ICs. Der Vorteil des Dipols ist, dass es nahe an der IC in dem die RF-Rauschen Feldstärke höher gesetzt werden. Wir stellten den Dipol eine sehr enge ½ Wellenlänge oberhalb des IC, so daß die relativ schwaches Signal genau gemessen werden konnte. Um die Auswirkungen der Antennenplatzierungplacement wir eine NEC (Numerical Electromagnetics Code) Simulation zu erforschen, um zu beweisen, dass die Platzierung der Dipol in der Nähe nicht erheblich die Messung verfälschen. In der Tat ist der Messfehler durch die enge Antennenplatzierungplacement verursacht nur 1 dB. Durch Drehen des Dipols in der Azimut konnten wir den IC Strahlungsmuster zu zeichnen und "sehen" die Ausrichtung der Bonddrähte.

Spektrumanalysator und Taktgenerator Die Empfangsantenne wurde zu einer batteriebetriebenen Vorverstärker mit einer Rauschzahl von 3 dB verkabelt. Diese gefüttert einen Spektrumanalysator mit einer RBW (Resolution Bandwidth) von 10 Hz. Mit einer Antenne-to-Preamp Koax Verlust von 3 dB und der Preamp die Messrauschennoise floor war -156 dBm und erlaubt uns, IC-Strahlung genau messen auf etwa -150 dBm. Zwischen Taktgenerator und dem Spektrumanalysator Frequenzfehler und Drift und dem schmalen RBW, finden Sie das Signal war eine Herausforderung. Wir fixiert dieses Problem durch Phasen Verriegeln der Taktgenerator und der Spektrumanalysator zusammen. Um dies zu erreichen, wurde der Taktgenerator 10 MHz Referenzausgang an den Spektrumanalysator Referenzeingang über einen BNC-Anschluss an der Trennwand Schrank verkabelt.

TESTERGEBNISSE Unsere Arbeit angemessene Signal-zu-Rausch-Verhältnis zu erhalten und zu beseitigen Uhr Harmonische uns erlaubt, verschiedene IC Behandlungen einschließlich DQ Lastimpedanz und DQ Stärke Veränderungen zu messen.

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