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Jean Claude PERRIN

MESURES CEM

SUR LES CIRCUITS INTÉGRÉS

MICROWAVE & RF 2016

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•  CIRCUITS INTÉGRÉS ET DIRECTIVES •  POURQUOI FAIRE DES MESURES CEM ? •  COMMENT FAIRE LES MESURES ? •  MESURES EN CHAMP PROCHE •  NORMALISATION DES MESURES •  MESURES EN SUSCEPTIBILITÉ •  CONCLUSION

MESURES CEM SUR LES CIRCUITS INTÉGRÉS

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LES CIRCUITS INTÉGRÉS ET

LES DIRECTIVES EUROPÉENNES

?

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DIRECTIVES EUROPEENNES ET COMPOSANTS UN CIRCUIT INTÉGRÉ:

•  n’ exécute pas directement une fonction

•  n’est pas destiné à être mis sur le marché en tant qu’utilisation finale

CIRCUIT INTÉGRÉ = COMPOSANT ( CE DEFINITION) PAS CONCERNE PAR LES DIRECTIVES

Seule obligation: les instructions d’utilisation

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POURQUOI FAIRE DES MESURES CEM SUR LES CIRCUITS INTÉGRÉS ?

  « DEBUG » Dans les cas critiques, ou le Circuits est suspecté d’ être à l’origine des phénomènes CEM.

  CHOIX D’UN CIRCUIT : Pour sélectionner un circuit en fonctionnement et de l’environnement ou de l’application.

  SYSTEM OPTIMISATION: Firmware, design, composants, PCB ..

  TRAÇABILITÉ : Pendant la production, suivi technologique.

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PARCE QUE SOUVENT A LA SOURCE DE PROBLEMES CEM PARCE QU’IL VAUT MIEUX INTERVENIR A LA SOURCE

QUAND le faire?

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LES CAUSES LOGIQUE CAPACITIVE ET TRANSITIONS DE COURANT

“Shoot-through” Current

Load Current

Input Voltage

Output Voltage

current spikes

C

Q1

Q2

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PROPAGATION DE L’ENERGIE

I

V

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Comment faire les mesures ?

  CHAMP ÉLECTROMAGNÉTIQUE   CHAMP ÉLECTRIQUE   CHAMP MAGNÉTIQUE

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  PROPAGATION ÉLECTROMAGNÉTIQUE   ONDES PLANES   CHAMP PROCHE

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H

E Q dQ/dt

H E

DOMAINE “ capacitif Inductif”

DOMAINE “propagation ondes planes”

DOMAINE “Quasi Static”

2π 40

PROPAGATION , NOTION DE CHAMP PROCHE

I

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CHAMP ÉLECTRIQUE, CHAMP MAGNÉTIQUE

IMPEDANCE

i

i

Antenne

Boucle

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MESURES EN CHAMP PROCHE

  CAPTEUR DE PROXIMITÉ,BOUCLE MAGNÉTIQUE   SCANNER ÉLECTROMAGNÉTIQUE

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CAPTEURS DE PROXIMITÉ

Circuit Intégré

Couplage magnétique

Sondes commerciales

Capteurs « maison »

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PRÉCISION DE LA SONDE MANUELLE

Activité max

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ÉLECTROMAGNÉTIC SCAN IEC 61967-3

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TYPE DE SONDE DE PRÉCISION POUR SCANNER

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CAPTEUR BOUCLE DE COURANT DÉTECTION DU SENS DE PASSAGE DU COURANT SUR LA PUCE

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MICROWAVE & RF 2016 NORMALISATION

DES MESURES SUR CIRCUITS INTÉGRÉS

  Les mesures normalisées

 Cellule TEM (Transverse Electromagnétique )

  Cellule GTEM (Gigahertz Transverse Electromagnétique)

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Measurement of Electromagnetic Emission of ICs up to 1 GHz [IEC 61967 series]

1 - General and definitions 2 - TEM-cell method 3 - Surface scan method [TS] 4 - 1 Ω/150 Ω direct coupling method 4-1 - TR 1 Ω/150 Ω direct coupling method 5 - Workbench Faraday Cage method 6 - Magnetic probe method 7 - Mode Stirred Chamber method 8 - Micro Strip-line

Commission de Normalisation UF 47 A Circuits Intégrés

Measurement of Electromagnetic Immunity of ICs up to 1 GHz [IEC 62132 series] 1 - General and definitions 2 - TEM cell method 3 - Bulk Current Injection (BCI) method 4 - Direct RF Power Injection method 5 - Workbench Faraday Cage method 6 - LIHA 7 - Mode Stirred Chamber method 8 - Micro Strip-line 9 - Near Field scan immunity method

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WWW.AFNOR.ORG

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MESURE EN CELLULE TEM ( SAE J1753/3 – IEC 61 967-2)

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MESURE EN CELLULE TEM ( SAE J1753/3 – IEC 61 967-2)

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Circuit Intégré sous test

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EXTENSION GTEM (jusqu’à 20 GHz )

PCB

Composants

GTEM

Circuit en test

ANALYSEUR DE SPECTRE

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MESURES EN SUSCEPTIBILITE   INJECTION DIRECTE

  Injection de courant, de tension   Injection signal RF

  INJECTION INDUITE   Rayonnement (TEM)   Extension (GTEM)

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INJECTION DIRECTE

current monitoring

power injection

load

injection probecurrent probe IC

under test

Idisturbance IC control

DUTm on i t o r

BUS

RF g e ne r a to r

Am p l i f i e r

DC s u p p l y

RF Po we r m et e r s

d i re c t i v i t y c o u p le r

Pfor Prev

d e c ou p l i n gn e tw or k

DCBlo ck

5 0 Oh m c oa x

DUT

o p t i o n a l :c o n t r o . PC

=

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Bulk Current Injection (BCI) method IEC 62132-3

RF Signal injection IEC 62132-4

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TEM /GTEM TEST METHOD IEC 62 132 -2

Ampli Générateur RF TEM

Détection de défauts

Circuit sous test

Détection de défauts

Générateur RF

Ampli

Circuit sous test

TEM ( MAX 1GHz) GTEM ( Jusqu’à 20GHz)

TEST D’IMMUNITÉ

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MESURES CEM SUR LES CIRCUITS INTÉGRÉS CONCLUSION

EN MODE DEBUG ( boucle de courant)

  Recherche de causes directement liées à l’activité des Circuits Intégrés .   Optimisation du design ( software, PCB lay-out )   Optimisation du filtrage des alimentations

UTILISATION DES STANDARDS ( AFNOR / UF 47A)

 Caractérisation les Circuits Intégrés de façon reproductible ( signature EM)  Résultats de mesures facilement échangeables entre les opérateurs  Suivre l’ évolution technologique d’un composant électronique pendant la

durée de vie d’un équipement.

POUR ALLER A LA SOURCE DES PROBLÈMES DEUX NIVEAUX

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EXEMPLE DE MESURES

Circuit A

0

510

15

202530

3540

4550

10 100 1000Frequency in MHz

Leve

l in d

BµV 25 dB

Circuit B

TEM

Cell

MESURES COMPARATIVES SUR DEUX CIRCUITS CHOIX D ’UN COMPOSANT POUR UN ENVIRONNEMENT CRITIQUE

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EXEMPLE DE MESURES IMPACT D’UN CHANGEMENT DE BOITIER EN COURS DE COMMERCIALISATION

BOITIER A Boitier B

Fréquence de résonnance

60% DE REJETS DUS A LA CORRUPTION DE LA BANDE GSM

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MESURES CEM SUR LES CIRCUITS INTEGRES

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