CN116298473A - 芯片引脚电压的非接触测量方法、装置、设备和介质 - Google Patents
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Abstract
本申请属于电压测量技术领域，涉及芯片引脚电压的非接触测量方法、装置、设备和介质。方法包括：获取参考芯片和待测芯片的性能参数，构建第一仿真模型以及第二仿真模型；设置仿真条件进行计算，得到第一仿真结果以及第二仿真结果；根据第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；根据第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数，并根据反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。采用本申请能够通过非接触测量手段得到芯片引脚电压。
Description
技术领域
本申请涉及电压测量技术领域，特别是涉及芯片引脚电压的非接触测量方法、装置、设备和介质。
背景技术
信息时代飞速发展的今天，智能化现代社会离不开各种形式的芯片。随着智能家居、人工智能、自动驾驶、大数据运算等智能场景的电路应用越来越复杂，对芯片的需求越来越大。然而随着电子电路的飞速复杂化，芯片周围的电磁环境也日益严峻，各类电磁兼容问题会对芯片的正常运行产生不同程度的影响，轻则影响芯片输出信号，重则损坏芯片内部结构。因此，在强电磁干扰环境下，针对芯片引脚电压的定位和测量对电路系统的电磁兼容分析设计和诊断至关重要。
目前，学术界和工业界针对电磁干扰的定位和测量手段比较多，但是针对芯片引脚的测量手段比较少，没有引起大范围内的研究。常见的电磁兼容分析诊断手段主要集中在电路板级的电流、电压、电场的探测分析，而芯片作为电路板的核心控制元件，其干扰检测技术更为重要。
现有技术中，芯片干扰检测技术都是基于接触或者设计测量电路的频域测量方法。
然而，上述方法具有以下问题：1）在强电磁干扰环境下，接触测量方法必然会对原信号产生影响，降低测量准确度；2）强电磁干扰作用下，芯片引脚耦合的干扰信号具有幅度大、时间短、频带宽、等特点，频域测量方法已逐步不适用；3）测量方法聚焦频域特性，针对宽带的强电磁脉冲干扰不能很好的表征其特性。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种芯片引脚电压的非接触测量方法、装置、设备和介质，能够通过非接触测量手段得到芯片引脚电压。
芯片引脚电压的非接触测量方法，包括：
获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量所述参考芯片电压的第一仿真模型以及测量所述待测芯片电压的第二仿真模型；所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
在一个实施例中，根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子，包括：
根据参考芯片的引脚时域电压以及与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，进行傅里叶变换，得到参考芯片的引脚频域电压以及与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压；根据参考芯片的引脚频域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，计算反射修正因子：
式中，
为反射修正因子，/>
为与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压，/>
为参考芯片的引脚频域电压，/>
为与第一仿真模型对应的频域传输函数。
在一个实施例中，根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压，包括：
根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，进行傅里叶变换，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚频域电压；对待测芯片的引脚频域电压进行傅里叶逆变换，得到待测芯片的引脚时域电压；
式中，
为待测芯片的引脚时域电压，/>
为傅里叶逆变换，/>
为傅里叶变换，/>
为与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，/>
为与第二仿真模型对应的频域传输函数。
在一个实施例中，所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型均包括：介质板、芯片、同轴线缆探针以及微带传输线；其中，所述第一仿真模型的芯片为参考芯片，所述第二仿真模型的芯片为待测芯片；
所述芯片设在所述介质板上，所述同轴线缆探针设在所述芯片上；
所述微带传输线的一端与所述芯片的一个引脚相连，另一端与信号输入端相连。
在一个实施例中，所述仿真条件为：设置静电脉冲信号以作为信号源，所述微带传输线的另一端为所述信号源的输入端口，所述同轴线缆探针为所述信号源的输出端口。
在一个实施例中，所述微带传输线的一端与所述芯片的一个边缘引脚相连。
在一个实施例中，所述同轴线缆探针包括：射频接头、半刚性同轴线缆以及电场探针；
所述射频接头设在所述半刚性同轴线缆的一端，所述同轴线缆探针的内导体伸出所述半刚性同轴线缆的另一端，以作为电场探针。
芯片引脚电压的非接触测量装置，包括：
建模模块，获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量所述参考芯片电压的第一仿真模型以及测量所述待测芯片电压的第二仿真模型；所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
计算模块，根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
输出模块，根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：
获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量所述参考芯片电压的第一仿真模型以及测量所述待测芯片电压的第二仿真模型；所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：
获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量所述参考芯片电压的第一仿真模型以及测量所述待测芯片电压的第二仿真模型；所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型参考芯片对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
上述芯片引脚电压的非接触测量方法、装置、设备和介质，针对强电磁干扰环境下芯片引脚的电磁兼容问题，在电磁仿真计算软件中构建强电磁脉冲干扰芯片引脚电压非接触时域测量模型，通过半刚性同轴线缆探针抵近芯片引脚进行耦合测量芯片引脚时域信号，利用等效电路原理，分析耦合情况，提出一种耦合分析的等效电路模型，用于表征芯片引脚电压与同轴线缆探针的输出电压的关系，得出同轴线缆探针输出电压与芯片引脚电压的时频域关系，采用电磁仿真数值计算的方式获取传输函数，采用DFT和IDFT计算编程处理数据，进行芯片引脚电压强电磁脉冲干扰信号的重构，能够通过非接触测量手段对芯片引脚电压进行计算重构，是芯片电磁兼容诊断分析重要的一个环节；在强电磁干扰环境下，采用非接触式测量手段，不会对原信号产生影响，减小了测量误差，保证了测量准确度；在复杂电磁环境下，采用非接触式时域测量方法，聚焦时域特性，针对强电磁脉冲干扰能很好的全面表征被测脉冲干扰信号的特性，能够处理大带宽、短持续时间的脉冲干扰；本申请原理清晰、结构简单、计算快捷、操作容易，能够在不影响芯片引脚原电路状态的情况下，检测出引脚上耦合到的静电脉冲干扰电压，测量方式更为灵活，测量场景更为广泛，能够很好的适用于强电磁脉冲干扰下的芯片级电磁兼容问题分析诊断，特别是芯片运行故障急需定位和分析芯片引脚情况的场景。
附图说明
图1为一个实施例中芯片引脚电压的非接触测量方法的应用场景图；
图2为一个实施例中芯片引脚电压的非接触测量方法的流程示意图；
图3为一个实施例中构建第一仿真模型的示意图；
图4为一个实施例中构建第二仿真模型的示意图；
图5为一个实施例中同轴线缆探针的示意图，其中，(a)为同轴线缆探针的正视图，(b)为同轴线缆探针的俯视图，(c)为同轴线缆探针的仰视图；
图6为一个实施例中探针耦合电路模型原理图；
图7为一个实施例中芯片引脚电压的非接触测量方法的流程框架图；
图8为一个实施例中微带传输线输入的静电脉冲时域波形图；
图9为一个实施例中反射修正因子的实虚部图；
图10为一个实施例中同轴线缆探针感应并输出的电压时域波形图；
图11为一个实施例中耦合系统的传输函数幅值频域图；
图12为一个实施例中芯片引脚实际电压、本申请重构电压以及现有技术重构电压的时域波形对比图；
图13为一个实施例中芯片引脚实际电压与本申请重构电压的时域波形对比和误差计算图；
图14为一个实施例中芯片引脚电压的非接触测量装置的结构框图；
图15为一个实施例中计算机设备的内部结构图。
附图标记：
射频接头1，半刚性同轴线缆2，电场探针3，参考芯片引脚4，微带传输线5，同轴线缆探针6，待测芯片引脚7。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
需要说明，本申请实施例中所有方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……）仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，在本申请中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多组”的含义是至少两组，例如两组，三组等，除非另有明确具体的限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是物理连接或无线通信连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
另外，本申请各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本申请要求的保护范围之内。
本申请提供的方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104进行通信，终端102可以包括但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器104可以是各类门户网站、工作系统后台对应的服务器等。
本申请提供了一种芯片引脚电压的非接触测量方法，如图2所示，在一个实施例中，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括：
步骤202，获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量参考芯片电压的第一仿真模型以及测量待测芯片电压的第二仿真模型；第一仿真模型以及第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据第一仿真模型以及第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果。
具体地，获取参考芯片的性能参数，构建第一仿真模型；根据第一仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，得到第一仿真结果；获取待测芯片的性能参数，构建第二仿真模型；根据第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，得到第二仿真结果。
在本步骤中，第一仿真模型以及第二仿真模型均包括：介质板、芯片、同轴线缆探针6以及微带传输线5，其中，第一仿真模型的芯片为参考芯片，第二仿真模型的芯片为待测芯片；芯片设在介质板上，同轴线缆探针设在芯片的引脚上（具体的，第一仿真模型中，参考芯片的同轴线缆探针设在参考芯片引脚4上；第二仿真模型中，待测芯片的同轴线缆探针设在待测芯片引脚7上）；微带传输线（即干扰耦合传输线）的一端与芯片的一个引脚相连，另一端与信号输入端相连，如图3和图4所示。
具体地，同轴线缆探针为半刚性同轴半截线缆探针，包括：射频接头1（即射频SMA连接器）、半刚性同轴线缆2以及电场探针3；射频接头设在半刚性同轴线缆的一端，同轴线缆探针的内导体伸出半刚性同轴线缆的另一端1mm，以作为电场探针，如图5所示。
仿真条件为：设置静电脉冲信号以作为信号源，微带传输线的另一端为信号源的输入端口，同轴线缆探针为信号源的输出端口，即耦合信号的输出端口。也就是说，静电脉冲信号由微带传输线的另一端输入，并被同轴线缆探针耦合接收。
需要说明，构建仿真模型可以采用三维全波电磁仿真软件，微带传输线的一端与芯片的一个边缘引脚相连。
步骤204，根据第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子。
具体地，根据第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数；根据参考芯片的引脚时域电压以及与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，进行傅里叶变换，得到参考芯片的引脚频域电压以及与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压；根据参考芯片的引脚频域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，计算反射修正因子：
式中，
为反射修正因子，/>
为与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压，/>
为参考芯片的引脚频域电压，/>
为与第一仿真模型对应的频域传输函数。
在本步骤中，如何根据第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，为现有技术，在此不再赘述。
步骤206，根据第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
具体地，根据第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，进行傅里叶变换，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚频域电压；对待测芯片的引脚频域电压进行傅里叶逆变换，得到待测芯片的引脚时域电压；
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为傅里叶变换，/>
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为与第二仿真模型对应的频域传输函数。
在本步骤中，如何根据第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数，为现有技术，在此不再赘述。
在本实施例中，针对仿真模型下电磁场进行耦合分析，其具体原理是：
静电脉冲信号（如ESD静电脉冲信号）耦合进微带传输线并传导至芯片的引脚，芯片的引脚对外辐射，同轴线缆探针通过电磁感应耦合到芯片的引脚辐射的信号，并输出一个耦合电压。由于强电磁静电脉冲信号主要是1GHz以下低频信号，主要频谱分量集中在百兆赫兹，因此可以采用等效电路对该过程进行分析。需要说明：采用等效电路模型进行分析，即芯片引脚的信号反射不做考虑，即以下等效电路模型中芯片引脚电压为芯片引脚实际电压。
如图6所示，
和/>
为芯片的引脚的等效电路模型，/>
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为同轴线缆探针后端匹配负载，/>
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为同轴线缆探针的时域输出电压。电流/>
流经两条支路，考虑到空间耦合的位移电流较小，近似处理电容/>
上的电流为/>
，此外/>
实际为同轴内导体与外导体之间的电容，因而流经/>
的位移电流也很小，如上述近似，简化计算，最终输出电压/>
即为负载R在/>
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支路分的电压，可以得到：
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为芯片引脚频域电压，/>
为复数中的虚部标识，/>
为频率；
进一步可以得出与等效集总参数电路元件有关的传输函数：
等效电路适用于两百兆左右的频段，分母部分的
项远小于1，可以忽略不计，结合仿真结果分析，其传输函数可进一步简化为：
上式传输函数满足线性规律，符合现有技术中的线性系统方法。但是，该等效电路模型分析理论是基于芯片引脚无反射的情况，而实际仿真存在较大反射信号。
在时域，同轴线缆探针的时域输出电压和时域传输函数之间的理论关系为：
式中，
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为芯片的引脚时域输入电压，
为同轴线缆探针的时域传输函数，/>
为/>
函数中/>
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的函数，/>
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并在/>
轴向右平移/>
个单位的函数，/>
为积分的自变量；
在频域，同轴线缆探针的频域输出电压和频域传输函数之间的理论关系为：
式中，
为同轴线缆探针的频域输出电压，/>
为同轴线缆探针的频域传输函数，/>
为芯片的引脚频域输入电压；
由于芯片引脚存在反射，其实际信号小于芯片引脚输入信号，芯片的引脚频域输入电压与芯片的引脚频域实际电压之间的关系为：
式中，
为芯片的引脚频域实际电压，/>
为芯片的引脚频域输入电压，
为芯片的引脚频域反射电压；
在频域，同轴线缆探针的频域输出电压和频域传输函数之间的实际关系为：
可见，由于反射电压的存在，同轴线缆探针的频域输出电压与芯片的引脚频域实际电压不再满足线性关系。
因此提出反射修正因子重新构建同轴线缆探针的频域输出电压与芯片的引脚频域实际电压的线性关系：
式中，
为反射修正因子，通过对参考芯片的模型仿真结果得到。
上述芯片引脚电压的非接触测量方法，是一种检测芯片引脚的强电磁脉冲干扰耦合电压的时域计算方法，针对强电磁干扰环境下芯片引脚的电磁兼容问题，在电磁仿真计算软件中构建强电磁脉冲干扰芯片引脚电压非接触时域测量模型，通过半刚性同轴线缆探针抵近芯片引脚进行耦合测量芯片引脚时域信号，利用等效电路原理，分析耦合情况，提出一种耦合分析的等效电路模型，在不考虑芯片引脚反射情况时，用于表征芯片引脚电压与同轴线缆探针的输出电压的关系，得出同轴线缆探针输出电压与芯片引脚电压满足线性系统关系，进一步地，提出基于反射修正因子的线性系统方法，采用对参考芯片进行电磁仿真数值计算的方式获取反射修正因子，结合待测芯片的数值仿真结果，采用DFT和IDFT计算编程处理数据，进行芯片引脚电压强电磁脉冲干扰信号的重构，能够通过非接触测量手段对芯片引脚实际电压进行计算重构，是芯片电磁兼容诊断分析重要的一个环节；在强电磁干扰环境下，采用非接触式测量手段，不会对原信号产生影响，减小了测量误差，保证了测量准确度；在复杂电磁环境下，采用非接触式时域测量方法，聚焦时域特性，针对强电磁脉冲干扰能很好的全面表征被测脉冲干扰信号的特性，能够处理大带宽、短持续时间的脉冲干扰；此外，现有技术中采用线性系统测量微带线电压，但该方法不适用于存在反射的芯片电压测量，本申请通过引入反射修正因子函数，将非线性转化为线性，提出基于反射修正因子的改进线性系统方法计算芯片引脚实际时域电压，能够适用于非线性的芯片引脚的电压重构；本申请原理清晰、结构简单、计算快捷、操作容易，能够在不影响芯片引脚原电路状态的情况下，检测出引脚上耦合到的静电脉冲干扰电压，测量方式更为灵活，测量场景更为广泛，能够很好的适用于强电磁脉冲干扰下的芯片级电磁兼容问题分析诊断，特别是芯片引脚耦合强电磁干扰信号后的检测问题以及芯片运行故障急需定位和分析芯片引脚情况的场景。
应该理解的是，虽然图2的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
如图7所示，在一个具体的实施例中，包括：
获取参考芯片和待测芯片的性能参数，在三维电磁仿真软件里面构建仿真模型，仿真模型包括： PCB介质基板（即介质板）、参考芯片、待测芯片、半刚性同轴半截线缆探针（即同轴线缆探针）以及ESD静电脉冲干扰耦合传输线（即微带传输线）。
根据仿真模型，设置仿真条件，以功率水平为幅度50W、持续时间200ns的ESD脉冲干扰信号作为信号源，如图8所示，以微带传输线为输入端口，以同轴线缆探针为输出端口。
对参考芯片进行仿真计算，并根据仿真结果计算反射修正因子，如图9所示。
对待测芯片进行仿真计算，得到同轴线缆探针的时域输出电压和频域传输函数，如图10和图11所示。
在频域，与待测芯片对应的同轴线缆探针的输出电压、与待测芯片仿真模型对应的同轴线缆探针的传输函数以及待测芯片的引脚实际电压满足如下关系（也就是与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压、与待测芯片仿真模型对应的同轴线缆探针的频域传输函数以及待测芯片的引脚频域实际电压满足如下关系）：
式中，
为与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压，/>
为参考芯片仿真计算得到的反射修正因子，/>
为与待测芯片仿真模型对应的同轴线缆探针的频域传输函数，/>
为待测芯片的引脚频域实际电压；
根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压、与待测芯片仿真模型对应的同轴线缆探针的频域传输函数以及反射修正因子，进行计算并作傅里叶逆变换，得到待测芯片的引脚时域电压：
式中，
为傅里叶逆变换，/>
为傅里叶变换。
如图12所示，将本申请得到的芯片引脚时域实际电压（即本申请重构电压）与芯片引脚实际电压以及现有技术中线性系统方法结果（即现有技术重构电压）进行对比。可见，现有技术没有考虑芯片引脚端口反射信号的影响，几乎不能重构出芯片引脚端口的实际电压，而本申请采用基于反射修正因子的线性系统方法，其重构结构较为准确。
如图13所示，本申请得到的芯片引脚时域实际电压（即本申请重构电压）与芯片引脚实际电压的计算差别小到0.01的数量级，两个信号的均方误差为1.9e-7，信号计算准确度高。
综上所述，本申请的一种强电磁干扰下芯片引脚电压非接触测量计算方法，通过非接触测量方式，避免了对原电路信号的影响；通过时域测量方法，能够更好的表征强电磁宽带时域脉冲信号对芯片引脚的干扰；通过同轴线缆探针作为耦合传感装置，使得测量场景更为广泛、测量手段更为灵活；相较于现有技术中微带线电压线性系统测量方法，本申请引入反射修正因子函数，使得改进的线性系统方法可以适用于非线性的芯片引脚电流测量情况，通过参考芯片仿真计算反射修正因子并用于待测芯片引脚的电压重构计算；计算原理简单、操作灵活、实用性高，可应用于强电磁脉冲干扰下PCB级电路电磁兼容问题的分析诊断，尤其是芯片干扰耦合引脚的定位和测量场景。
本申请还提供了一种芯片引脚电压的非接触测量装置，如图14所示，在一个实施例中，包括：建模模块1402、计算模块1404以及输出模块1406，其中：
建模模块1402，获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量参考芯片电压的第一仿真模型以及测量待测芯片电压的第二仿真模型；第一仿真模型以及第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据第一仿真模型以及第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
计算模块1404，根据第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
输出模块1406，根据第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
关于芯片引脚电压的非接触测量装置的具体限定可以参见上文中对于芯片引脚电压的非接触测量方法的限定，在此不再赘述。上述装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图15所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种芯片引脚电压的非接触测量方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
本领域技术人员可以理解，图15中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现上述实施例中方法的步骤。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器（ROM）、可编程ROM（PROM）、电可编程ROM（EPROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器（RAM）或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM（SRAM）、动态RAM（DRAM）、同步DRAM（SDRAM）、双数据率SDRAM（DDRSDRAM）、增强型SDRAM（ESDRAM）、同步链路（Synchlink） DRAM（SLDRAM）、存储器总线（Rambus）直接RAM（RDRAM）、直接存储器总线动态RAM（DRDRAM）、以及存储器总线动态RAM（RDRAM）等。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，包括：
获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量所述参考芯片电压的第一仿真模型以及测量所述待测芯片电压的第二仿真模型；所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
2.根据权利要求1所述的芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子，包括：
根据参考芯片的引脚时域电压以及与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，进行傅里叶变换，得到参考芯片的引脚频域电压以及与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压；根据参考芯片的引脚频域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，计算反射修正因子：
式中，
为反射修正因子，/>
为与参考芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压，/>
为参考芯片的引脚频域电压，/>
为与第一仿真模型对应的频域传输函数。
3.根据权利要求2所述的芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压，包括：
根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，进行傅里叶变换，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的频域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚频域电压；对待测芯片的引脚频域电压进行傅里叶逆变换，得到待测芯片的引脚时域电压；
式中，
为待测芯片的引脚时域电压，/>
为傅里叶逆变换，/>
为傅里叶变换，/>
为与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压，/>
为与第二仿真模型对应的频域传输函数。
4.根据权利要求1至3任一项所述的芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型均包括：介质板、芯片、同轴线缆探针以及微带传输线；其中，所述第一仿真模型的芯片为参考芯片，所述第二仿真模型的芯片为待测芯片；
所述芯片设在所述介质板上，所述同轴线缆探针设在所述芯片上；
所述微带传输线的一端与所述芯片的一个引脚相连，另一端与信号输入端相连。
5.根据权利要求4所述的芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，所述仿真条件为：设置静电脉冲信号以作为信号源，所述微带传输线的另一端为所述信号源的输入端口，所述同轴线缆探针为所述信号源的输出端口。
6.根据权利要求5所述的芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，所述微带传输线的一端与所述芯片的一个边缘引脚相连。
7.根据权利要求6所述的芯片引脚电压的非接触测量方法，其特征在于，所述同轴线缆探针包括：射频接头、半刚性同轴线缆以及电场探针；
所述射频接头设在所述半刚性同轴线缆的一端，所述同轴线缆探针的内导体伸出所述半刚性同轴线缆的另一端，以作为电场探针。
8.芯片引脚电压的非接触测量装置，其特征在于，包括：
建模模块，获取参考芯片和待测芯片的性能参数，并分别构建测量所述参考芯片电压的第一仿真模型以及测量所述待测芯片电压的第二仿真模型；所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型中，同轴线缆探针与芯片的引脚非接触设置；分别根据所述第一仿真模型以及所述第二仿真模型，设置仿真条件，进行仿真计算，并分别得到第一仿真结果以及第二仿真结果；
计算模块，根据所述第一仿真结果，得到参考芯片的引脚时域电压、与参考芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第一仿真模型对应的频域传输函数，并计算反射修正因子；
输出模块，根据所述第二仿真结果，得到与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压以及与第二仿真模型对应的频域传输函数；根据与待测芯片对应的同轴线缆探针的时域输出电压、与第二仿真模型对应的频域传输函数以及反射修正因子，得到待测芯片的引脚时域电压。
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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