RU2702453C1 - Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action - Google Patents

Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action Download PDF

Info

Publication number
RU2702453C1
RU2702453C1 RU2019100205A RU2019100205A RU2702453C1 RU 2702453 C1 RU2702453 C1 RU 2702453C1 RU 2019100205 A RU2019100205 A RU 2019100205A RU 2019100205 A RU2019100205 A RU 2019100205A RU 2702453 C1 RU2702453 C1 RU 2702453C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
equipment
electromagnetic fields
microelectronic
microelectronic equipment
high frequency
Prior art date
Application number
RU2019100205A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Алексей Валентинович Семенов
Константин Викторович Шибалко
Андрей Васильевич Серов
Виктор Станиславович Жданов
Original Assignee
Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом"), Федеральное государственное унитарное предприятие "Российский Федеральный ядерный центр - Всероссийский научно-исследовательский институт экспериментальной физики" (ФГУП "РФЯЦ-ВНИИЭФ") filed Critical Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" (Госкорпорация "Росатом")
Priority to RU2019100205A priority Critical patent/RU2702453C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2702453C1 publication Critical patent/RU2702453C1/en

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R29/00—Arrangements for measuring or indicating electric quantities not covered by groups G01R19/00 - G01R27/00
    • G01R29/08—Measuring electromagnetic field characteristics
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)

Abstract

FIELD: test technology.
SUBSTANCE: invention relates to testing of electronic equipment, in particular to investigation of resistance of articles of microelectronics (electronic equipment) to action of electromagnetic fields of high and ultrahigh frequency, and can be used in taking measures to counteract artificial deliberate and unintentional interference created by radio engineering, electronic and electrical equipment for various purposes. Method of determining resistance of microelectronic equipment to effect of external electromagnetic fields of high frequency consists in the fact that the investigated object is exposed to external electromagnetic fields of high frequency by means of probing signal, recording the response of microelectronic equipment to the given action and assessing its resistance as per the response of the analyzed object. Prior to direct exposure of electromagnetic fields of high frequency to microelectronic equipment is carried out investigation of created by him pattern of electromagnetic fields by recording its own parasitic radiation in different polarisations; registration results are used to determine frequencies of peaks of intrinsic parasitic radiation of microelectronic equipment operating in normal mode. Further, microelectronic equipment is exposed to probing signal of external electromagnetic fields of high frequency at certain frequencies of peaks of intrusive parasitic radiation of microelectronic equipment; detecting the response of the analyzed object to the action of the probing signal on its higher harmonics; Amplitude of higher harmonics in output signal before its reduction is controlled, which indicates failure in operation of microelectronic equipment and enables to judge stability.
EFFECT: technical result consists in improvement of reliability of evaluation while providing technological effectiveness of evaluation, as well as reduced risk of output of analyzed microelectronic equipment failure.
1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение имеет отношение к области исследований стойкости микроэлектронного оборудования к воздействию электромагнитных полей высокой и сверхвысокой частоты и может быть использовано в рамках принятия мер по противодействию искусственным преднамеренным и непреднамеренным помехам, создаваемым радиотехническим, электронным и электротехническим оборудованием различного назначения.The invention relates to the field of studies of the resistance of microelectronic equipment to the effects of electromagnetic fields of high and ultrahigh frequencies and can be used in the framework of measures to counter artificial deliberate and unintentional interference caused by radio, electronic and electrical equipment for various purposes.

На практике для оценки стойкости микроэлектронного оборудования различного назначения к воздействию внешних электромагнитных полей высокой и сверхвысокой частоты (далее по тексту - электромагнитных полей, ЭМП), заключающейся в определении амплитуды внешних ЭМП, вызывающих сбои в штатном режиме работы оборудования, применяют метод непосредственного воздействия на исследуемых объект сигналами от набора тестовых узкополосных мощных генераторов [М.

Figure 00000001
K.G.
Figure 00000002
// Susceptibility of electronic systems to high-power microwaves: summary of test experience // IEEE Trans. Electromagn. Compat., vol. 46, pp. 396-403, Aug. 2004]. При этом объект подвергается воздействию излучением от малых амплитуд вплоть до определенной критической величины, при превышении которой дальнейшее воздействие приводит к физическому повреждению объекта. На данном этапе возникает один из ключевых вопросов, связанных с эффективностью планируемого облучения объекта, в частности, с выбором диапазона частот и режимов воздействия. Ведь спектр электромагнитных сигналов весьма велик, и на практике, в зависимости от рабочей частоты генератора и энергии, заключенной в зондирующем сигнале, могут быть реализованы сборки, на порядки отличающиеся между собой по мощности, масса-габаритам и стоимости.In practice, to assess the resistance of microelectronic equipment for various purposes to the effects of external electromagnetic fields of high and ultrahigh frequency (hereinafter referred to as electromagnetic fields, EMF), which consists in determining the amplitude of external EMFs that cause failures in the normal mode of operation of the equipment, the method of direct impact on the studied object signals from a set of test narrowband powerful generators [M.
Figure 00000001
KG
Figure 00000002
// Susceptibility of electronic systems to high-power microwaves: summary of test experience // IEEE Trans. Electromagn. Compat., Vol. 46, pp. 396-403, Aug. 2004]. In this case, the object is exposed to radiation from small amplitudes up to a certain critical value, beyond which further exposure leads to physical damage to the object. At this stage, one of the key questions arises related to the effectiveness of the planned exposure of the object, in particular, the choice of frequency range and exposure modes. After all, the spectrum of electromagnetic signals is very large, and in practice, depending on the operating frequency of the generator and the energy contained in the probing signal, assemblies can be implemented that are orders of magnitude different in terms of power, mass dimensions and cost.

Известен способ оценки стойкости различных технических средств, реализованный в универсальном экологическом измерительном комплексе для определения устойчивости технических средств к воздействию внешних ЭМП (патент РФ 2118475, G01R 31/00, 1998), согласно которому исследуемый объект гальванически связывают с тестовым генератором электромагнитных колебаний, сигналы с которого подаются на испытуемую цепь объекта и с частотой модуляции возбуждают исследуемую электрическую цепь, которая создает в свободном пространстве электромагнитное поле. При использовании данного комплекса вырабатываемые генератором испытательных помех сигналы подаются по испытательной линии связи в объект испытаний и одновременно по дополнительной линии связи - в измерительно-вычислительное устройство, где производится совместная обработка этого сигнала и сигнала с приемной антенны, что позволяет расчетным путем определить степень стойкости электрической цепи к воздействию внешних ЭМП. Недостатки подобного подхода заключаются в отсутствии обоснования выбора частот воздействия; а также амплитуд полей, не угрожающих физическим уничтожением объекта испытаний, при этом существует необходимость разборки исследуемой микроэлектроники для организации гальванической линии связи с тестовым генератором.A known method for assessing the resistance of various technical means, implemented in a universal environmental measuring complex for determining the stability of technical means to the effects of external electromagnetic fields (RF patent 2118475, G01R 31/00, 1998), according to which the object under investigation is galvanically connected with a test generator of electromagnetic waves, signals with which are fed to the test circuit of the object and with the modulation frequency excite the investigated electrical circuit, which creates an electromagnetic field in free space. When using this complex, the signals generated by the test noise generator are transmitted through the test communication line to the test object and simultaneously via an additional communication line to the measuring and computing device, where this signal and the signal from the receiving antenna are jointly processed, which allows calculating the degree of electrical resistance circuit to external EMF. The disadvantages of this approach are the lack of justification for the choice of exposure frequencies; as well as the amplitudes of the fields that do not threaten the physical destruction of the test object, while there is a need to disassemble the studied microelectronics to organize a galvanic communication line with the test generator.

Известные способы оценки стойкости микроэлектронного оборудования различного назначения основаны на использовании стационарных испытательных стендов, состоящих из набора отдельных узкополосных мощных генераторов. На основании характеристик внешних ЭМП, создаваемых этими генераторами, устанавливаются частоты и мощностные уровни зондирующих сигналов, которыми впоследствии облучают исследуемую микроэлектронику. Далее оценивается степень повреждения и работоспособность испытуемого микроэлектронного оборудования после приложенного внешнего ЭМП, после чего судят о ее стойкости, а также об электромагнитной совместимости (ЭМС) с другими устройствами, предположительно расположенными вблизи данной аппаратуры и способными вызвать сбои в ее работе. Подобные способы и аппаратурные испытательные комплексы приведены в USA MILITARY STANDART 461E (Department of Defense, Interface Standard. Requirements for the control of electromagnetic interference of subsystems and equipment, 1999. Defense Standardization Program Office (DLSC-LM) 8725 John J. Kingman road, Suite 2533, Ft. Belvoir, VA 22060-2533, стр. 119-134.) по стойкости электрически инициируемых устройств и предоставляют собой наборы рекомендуемых тестовых частот без какой-либо их связи с параметрами объектов.Known methods for assessing the durability of microelectronic equipment for various purposes are based on the use of stationary test benches, consisting of a set of separate narrow-band powerful generators. Based on the characteristics of the external EMF created by these generators, the frequencies and power levels of the probing signals are established, which subsequently irradiate the studied microelectronics. Next, the degree of damage and the performance of the tested microelectronic equipment after an external EMF is assessed, after which it is judged on its stability, as well as on electromagnetic compatibility (EMC) with other devices that are supposedly located near this equipment and can cause malfunctions in its operation. Similar methods and apparatus test complexes are given in USA MILITARY STANDART 461E (Department of Defense, Interface Standard. Requirements for the control of electromagnetic interference of subsystems and equipment, 1999. Defense Standardization Program Office (DLSC-LM) 8725 John J. Kingman road, Suite 2533, Ft. Belvoir, VA 22060-2533, pp. 119-134.) On the resistance of electrically initiated devices and provide sets of recommended test frequencies without any connection with the parameters of the objects.

В целом, анализируя исследования, направленные на определение величины внешнего ЭМП, представляющего опасность для микроэлектронной аппаратуры, можно отметить, что частоты и другие параметры воздействующих сигналов выбираются произвольно, исходя из соображений технической возможности реализации самого тестового сигнала, а не из соображений максимальной эффективности воздействия на исследуемое оборудование.In general, analyzing studies aimed at determining the magnitude of the external electromagnetic field, which is dangerous for microelectronic equipment, it can be noted that the frequencies and other parameters of the acting signals are chosen arbitrarily, based on considerations of the technical feasibility of implementing the test signal itself, and not on considerations of maximum impact efficiency on test equipment.

Наиболее близким к заявляемому способу, принятым за прототип, является описание устройства для определения устойчивости технических средств при испытаниях технических изделий различного назначения к воздействию внешних ЭМП (стандарт MIL-STD-462D 1993 г., США, ERA Technology Report 94-0049 "Automative Electromagnetic Compatibility", стр. 104-113; Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы ее обеспечения в технике, М.: Энергоатомиздат, 1995 г., с. 202-220), где применяются излучающие системы для создания внешних полей с нормированными величинами амплитуды.Closest to the claimed method, adopted as a prototype, is a description of a device for determining the stability of technical means when testing technical products for various purposes to the effects of external EMF (standard MIL-STD-462D 1993, USA, ERA Technology Report 94-0049 "Automative Electromagnetic Compatibility ", pp. 104-113; E. Habiger. Electromagnetic compatibility. Fundamentals of its provision in technology, M .: Energoatomizdat, 1995, pp. 202-220), where emitting systems are used to create external fields with normalized amplitude values.

Испытуемая аппаратура размещается в месте создания нормированных полей, результаты испытаний оценивают по сохранению ее работоспособности и, при необходимости, дополнительно определяют наведенный в элементах электрических цепей из состава исследуемого объекта ток различными измерительными средствами. Испытания проводятся с контролем условий испытаний на специальных открытых измерительных площадках полигонов, а также в закрытых безэховых и экранированных камерах. Схема измерения стойкости объекта содержит генератор тестовых сигналов, излучающую антенну, приемную антенну, расположенную в зоне размещения объекта и связанную с измерителем напряженности поля и измерительную линию связи с исследуемым объектом.The tested equipment is located at the place of creation of the normalized fields, the test results are evaluated by maintaining its performance and, if necessary, additionally determine the current induced in the elements of the electrical circuits from the composition of the test object by various measuring means. The tests are carried out with the control of the test conditions at special open measuring sites of the landfills, as well as in closed anechoic and shielded chambers. The circuit for measuring the stability of an object contains a test signal generator, a radiating antenna, a receiving antenna located in the zone of the object's location and connected with a field strength meter and a measuring communication line with the object under study.

Генератор сигналов посредством излучающей антенны создает на некотором расстоянии от объекта ЭМП с напряженностью заданной величины (это зондирующий сигнал, то есть поле, созданное генератором и выведенное излучающей антенной), которая контролируется с помощью измерителя напряженности поля, соединенного с приемной антенной. В исследуемую электрическую цепь объекта на место штатного элемента, подверженного воздействию ЭМП, устанавливается преобразующее устройство, откалиброванное по току. С его выхода сигнал (отклик), пропорциональный наведенному току, по измерительной линии связи поступает на прибор контроля, где фиксируется и сравнивается с допустимым током штатного элемента (то есть контролируется отклик объекта на зондирующий сигнал).The signal generator by means of a radiating antenna creates at some distance from the object an electromagnetic field with a voltage of a given value (this is a probing signal, that is, a field created by a generator and output by a radiating antenna), which is monitored using a field strength meter connected to the receiving antenna. A transducer calibrated by current is installed in the electrical circuit of the object in place of the standard element exposed to EMF. From its output, a signal (response) proportional to the induced current is sent to a control device via a measuring communication line, where it is recorded and compared with the permissible current of a standard element (that is, the object’s response to the probing signal is monitored).

Таким образом, главным недостатком подобных подходов является отсутствие обоснования выбора параметров воздействия, в частности конкретных частот воздействия, а также амплитуд полей, не угрожающих физическим уничтожением исследуемой микроэлектроники, что недопустимо в случаях исследования стойкости дорогостоящих и уникальных объектов.Thus, the main drawback of such approaches is the lack of justification for the choice of exposure parameters, in particular specific exposure frequencies, as well as field amplitudes that do not threaten the physical destruction of the studied microelectronics, which is unacceptable in cases of studies of the resistance of expensive and unique objects.

Технической проблемой (задачей) является неконтролируемость параметров воздействия при технологической громоздкости. Технический результат состоит в повышении достоверности оценки при обеспечении технологичности оценки, а также уменьшения риска выхода исследуемого микроэлектронного оборудования из строя.A technical problem (task) is the uncontrollability of exposure parameters during technological cumbersome. The technical result consists in increasing the reliability of the assessment while ensuring the manufacturability of the assessment, as well as reducing the risk of failure of the investigated microelectronic equipment.

Данный технический результат достигается тем, что в отличие от известного способа оценки стойкости микроэлектронного оборудования к воздействию внешних электромагнитных полей высокой частоты, заключающийся в том, что исследуемый объект подвергают воздействию внешних электромагнитных полей высокой частоты посредством зондирующего сигнала и регистрируют отклик микроэлектронного оборудования на данное воздействие, по отклику исследуемого объекта оценивают его стойкость, предложенный способ отличается тем, что перед непосредственным воздействием электромагнитных полей высокой частоты на микроэлектронное оборудование проводят исследование создаваемой им картины электромагнитных полей в различных поляризациях путем регистрации его собственного паразитного излучения; по результатам регистрации определяют частоты пиков собственного паразитного излучения микроэлектронного оборудования, функционирующего в штатном режиме; микроэлектронное оборудование подвергают воздействию зондирующим сигналом внешних электромагнитных полей высокой частоты на определенных частотах частоты пиков собственного паразитного излучения микроэлектронного оборудования; регистрируют отклик исследуемого объекта на воздействие зондирующего сигнала на его высших гармониках; контролируют амплитуду высших гармоник в выходном сигнале до начала ее уменьшения, что свидетельствует о сбое в работе микроэлектронного оборудования и позволяет судить о стойкости.This technical result is achieved in that, in contrast to the known method for assessing the resistance of microelectronic equipment to the effects of external electromagnetic fields of high frequency, namely, that the object under study is exposed to external electromagnetic fields of high frequency by means of a probing signal, and the response of microelectronic equipment to this effect is recorded, according to the response of the object under study, its durability is evaluated, the proposed method is different in that it directly m exposure to electromagnetic fields of high frequency microelectronic equipment conducting a study they created a picture of electromagnetic fields in different polarizations by recording his own spurious radiation; according to the registration results, the peak frequencies of intrinsic radiation of microelectronic equipment operating in the normal mode are determined; microelectronic equipment is exposed to a probing signal of external electromagnetic fields of high frequency at certain frequency frequencies of the peaks of the intrinsic radiation of microelectronic equipment; register the response of the investigated object to the effect of the probe signal at its higher harmonics; they control the amplitude of the higher harmonics in the output signal before it begins to decrease, which indicates a malfunction of the microelectronic equipment and allows us to judge the stability.

Микроэлектронный элемент из состава оборудования во время функционирования в номинальном режиме посредством имеющейся произвольной паразитной линии передачи энергии и паразитной антенны излучает сигналы определенной частоты в окружающее его пространство, то есть создает картину электромагнитных полей в различных поляризациях, состоящую из частот его собственного паразитного излучения. Поэтому, зарегистрировав это излучение, возможно определить набор частот некоторых паразитных входов, при этом воздействие на объект на данных частотах за счет гарантированного наличия канала передачи энергии до чувствительного элемента может оказаться эффективнее при более низких уровнях зондирующих сигналов. Следовательно, повысится достоверность оценки уровней стойкости исследуемой микроэлектронной аппаратуры к воздействию.A microelectronic element from the composition of the equipment, while operating in nominal mode, emits signals of a certain frequency into the space surrounding it, using an arbitrary parasitic power transmission line and a parasitic antenna, that is, it creates a picture of electromagnetic fields in various polarizations, consisting of the frequencies of its own parasitic radiation. Therefore, by registering this radiation, it is possible to determine the frequency set of some spurious inputs, while the effect on the object at these frequencies due to the guaranteed presence of an energy transmission channel to the sensing element can be more effective at lower levels of sounding signals. Consequently, the reliability of assessing the levels of resistance of the investigated microelectronic equipment to exposure will increase.

При наличии возможности отключения подачи питания на отдельные микросхемы из состава оборудования удается определить набор паразитных частот отдельного функционального узла, при воздействии на которых возможны сбои в штатной работе устройства.If it is possible to turn off the power supply to individual microcircuits from the equipment, it is possible to determine the set of spurious frequencies of a separate functional unit, upon exposure to which malfunctions in the normal operation of the device are possible.

Подход к оценке амплитуд полей, не угрожающих физическим уничтожением исследуемого микроэлектронного оборудования, базируется на явлении нелинейного рассеяния электромагнитных волн на полупроводниковых элементах. Известно, что при подаче гармонического сигнала на микроэлектронный элемент с нелинейной вольт-амперной характеристикой, в выходном сигнале с этого элемента будут присутствовать гармонические составляющие, кратные частоте подаваемого сигнала, так называемые высшие гармоники. Поскольку моменту выгорания микроэлектронного элемента предшествует снижение уровня его собственных гармоник, что прямо свидетельствует о начале деградации р-n перехода под действием наведенных токов, возможно определение границы амплитуды внешнего воздействующего поля, при превышении которой микроэлектронный элемент выйдет из строя, приведя к поломке исследуемого микроэлектронного оборудования. Поэтому регистрация уровней высших гармоник, сгенерированных микроэлектронным элементом из состава исследуемого микроэлектронного оборудования под воздействием зондирующего сигнала, служит индикатором нарушения работы изучаемого устройства, исключая риск его физического уничтожения. В порядке пояснения, речь идет не о собственных паразитных частотах, а о гармониках зондирующего сигнала, созданных самим оборудованием под действием этого зондирующего сигнала, а вот частота зондирующего сигнала - это сначала одна из собственных паразитных частот, затем другая, и так далее по списку, пока не дойдешь до последней из найденных путем регистрации картины собственных полей оборудования.The approach to estimating the amplitudes of fields that are not threatening the physical destruction of the studied microelectronic equipment is based on the phenomenon of nonlinear scattering of electromagnetic waves by semiconductor elements. It is known that when a harmonic signal is applied to a microelectronic element with a non-linear current-voltage characteristic, harmonic components that are multiples of the frequency of the supplied signal, the so-called higher harmonics, will be present in the output signal from this element. Since the moment of burnout of the microelectronic element is preceded by a decrease in the level of its own harmonics, which directly indicates the beginning of degradation of the pn junction under the influence of induced currents, it is possible to determine the amplitude boundary of the external acting field, above which the microelectronic element will fail, resulting in breakdown of the studied microelectronic equipment . Therefore, recording the levels of higher harmonics generated by a microelectronic element from the composition of the studied microelectronic equipment under the influence of a probing signal serves as an indicator of the malfunction of the device under study, eliminating the risk of its physical destruction. In order to clarify, this is not about the natural spurious frequencies, but on the harmonics of the probing signal created by the equipment under the influence of this probing signal, but the frequency of the probing signal is first one of the spurious frequencies, then another, and so on according to the list, until you reach the last one found by registering a picture of your own equipment fields.

Таким образом, за счет предложенного подхода обеспечена более достоверная и технологичная оценка стойкости микроэлектронного оборудования различного назначения к внешним ЭМП, не связанная с риском вывода из строя исследуемого микроэлектронного оборудования.Thus, due to the proposed approach, a more reliable and technological assessment of the resistance of microelectronic equipment for various purposes to external EMFs is provided, which is not associated with the risk of failure of the investigated microelectronic equipment.

Принципиальная схема исследований создаваемой микроэлектронным оборудованием картины собственных паразитных электромагнитных полей представлена на фиг. 1, где 1 - исследуемый объект; 2 - измерительная антенна; 3 - устройство регистрации электромагнитного излучения (осциллограф, анализатор спектра и т.п.).A schematic diagram of studies of the pattern of intrinsic electromagnetic fields created by microelectronic equipment is presented in FIG. 1, where 1 is the investigated object; 2 - measuring antenna; 3 - a device for recording electromagnetic radiation (oscilloscope, spectrum analyzer, etc.).

Принципиальная схема определения стойкости микроэлектронного оборудования к внешним ЭМП представлена на фиг. 2, где 1 - исследуемый объект; 2 - измерительная антенна; 3 - устройство регистрации электромагнитного излучения (осциллограф, анализатор спектра и т.п.; 4 - перестраиваемый по частоте генератор зондирующих сигналов; 5 - фильтр высших гармоник; 6 - излучающая антенна).A schematic diagram for determining the resistance of microelectronic equipment to external EMFs is shown in FIG. 2, where 1 is the investigated object; 2 - measuring antenna; 3 - a device for recording electromagnetic radiation (oscilloscope, spectrum analyzer, etc.; 4 - a frequency-tunable probe signal generator; 5 - a filter of higher harmonics; 6 - a radiating antenna).

Под исследуемым объектом понимается любое радиотехническое, электронное и электротехническое оборудование, построение электрических схем которого основано на элементах и их группах, созданных на научном принципе нелинейного преобразования электрических сигналов (любой элемент с нелинейной амплитудно-частотной характеристикой).The object under study is understood as any radio engineering, electronic, and electrical equipment, the construction of electrical circuits of which is based on elements and their groups created on the scientific principle of non-linear conversion of electrical signals (any element with a non-linear amplitude-frequency characteristic).

Под устройством регистрации электромагнитного излучения понимается любой прибор как средство измерения, способное достоверно определять физические величины электромагнитной природы, прежде всего, зависимость напряжения от времени (осциллограф, анализатор спектра, калориметр и т.п.).An electromagnetic radiation recording device is understood to mean any device as a measuring device capable of reliably determining physical quantities of an electromagnetic nature, first of all, the time dependence of voltage (oscilloscope, spectrum analyzer, calorimeter, etc.).

Измерительная антенна - любое устройство измерения величины внешнего электромагнитного поля, поверенное с помощью аккредитованной методики с приложением соответствующих документов.Measuring antenna - any device for measuring the magnitude of an external electromagnetic field, verified using an accredited method with the application of the relevant documents.

Излучающая антенна - любое устройство, излучающее электромагнитное поле, поверенное с помощью аккредитованной методики с приложением соответствующих документов.A radiating antenna is any device that emits an electromagnetic field, verified using an accredited method with the application of relevant documents.

При осуществлении, предлагаемый способ включает в себя следующие действия по применению. Исследуемый объект 1 измерительная антенна 2 и устройство регистрации 3 размещаются вблизи исследуемого микроэлектронного оборудования для снятия картины его собственных паразитных электромагнитных полей в различных поляризациях согласно принципиальной схеме (фиг. 1). После подачи питания на электрические схемы исследуемого объекта 1 для обеспечения его штатной работы производится регистрация амплитуды и частоты постоянного, импульсно-периодического или однократного собственного электромагнитного излучения, сгенерированного функционированием электрических схем исследуемого объекта 1 при наличии на них питания. Полученные с помощью измерительной антенны 2 частоты паразитных входов, зарегистрированные устройством регистрации 3, в дальнейшем служат тестовыми частотами для зондирующих сигналов, применяемых для испытаний микроэлектронного оборудования на стойкость к внешним ЭМП. Для этого дополнительно размещаются перестраиваемый по частоте генератор 4, фильтр высших гармоник 5 и излучающая антенна 6 для генерации зондирующих сигналов согласно принципиальной схеме (фиг. 2). Воздействие внешним ЭМП на исследуемый объект 1 осуществляется с одновременной регистрацией параметров создаваемых полей и выходных параметров собственного паразитного излучения объекта на высших гармониках зондирующего сигнала с помощью устройства регистрации 3. Посредством генератора 4 на выбранной из зарегистрированных ранее частоте осуществляется воздействие с последовательным увеличением амплитуды зондирующего сигнала и одновременной регистрацией отклика исследуемого объекта на частотах высших гармоник до момента уменьшения амплитуды выходных сигналов при дальнейшем увеличении амплитуды зондирующего сигнала. Уровень достигнутой таким образом величины электромагнитного поля в месте размещения исследуемого объекта считается критическим уровнем, до которого оборудование способно функционировать в штатном режиме работы. Превышение данного уровня поля приведет к сбоям в работе оборудования или даже к выходу его из строя.In the implementation, the proposed method includes the following application steps. The investigated object 1, the measuring antenna 2 and the registration device 3 are located near the studied microelectronic equipment to take a picture of its own spurious electromagnetic fields in various polarizations according to the circuit diagram (Fig. 1). After supplying power to the electrical circuits of the investigated object 1, to ensure its regular operation, the amplitude and frequency of constant, pulse-periodic or one-time own electromagnetic radiation generated by the operation of the electrical circuits of the studied object 1 are recorded in the presence of power on them. The frequencies of the spurious inputs obtained with the measuring antenna 2, registered by the registration device 3, subsequently serve as test frequencies for the probing signals used to test microelectronic equipment for resistance to external electromagnetic fields. For this, a frequency-tunable generator 4, a higher harmonic filter 5 and a radiating antenna 6 are additionally placed for generating probing signals according to a circuit diagram (Fig. 2). The external EMF acts on the studied object 1 by simultaneously registering the parameters of the generated fields and the output parameters of the spurious intrinsic radiation of the object at the higher harmonics of the probing signal with the help of a recording device 3. By means of a generator 4, an action is carried out at a frequency selected from a previously registered one and increasing the amplitude of the probing signal and simultaneous recording of the response of the studied object at the frequencies of higher harmonics to the moment reduced the amplitude of the output signals with a further increase in the amplitude of the probing signal. The level of the magnitude of the electromagnetic field achieved in this way at the location of the object under study is considered a critical level to which the equipment is able to function in normal operation. Exceeding this level of the field will lead to malfunctions in the equipment or even its failure.

Для подтверждения эффективности способа проведены лабораторные испытания стойкости к воздействию электромагнитных полей ряда разнородных объектов. Испытания показали повышение достоверности оценки стойкости микроэлектронного оборудования при обеспечении технологичности, в ходе испытаний ни один из исследуемых объектов не вышел из строя.To confirm the effectiveness of the method, laboratory tests of resistance to electromagnetic fields of a number of dissimilar objects were carried out. The tests showed an increase in the reliability of assessing the durability of microelectronic equipment while ensuring manufacturability; during the tests, none of the studied objects failed.

Claims (1)

Способ определения стойкости микроэлектронного оборудования к воздействию внешних электромагнитных полей высокой частоты, заключающийся в том, что исследуемый объект подвергают воздействию внешних электромагнитных полей высокой частоты посредством зондирующего сигнала и регистрируют отклик микроэлектронного оборудования на данное воздействие, по отклику исследуемого объекта оценивают его стойкость, отличающийся тем, что перед непосредственным воздействием электромагнитных полей высокой частоты на микроэлектронное оборудование проводят исследование создаваемой им картины электромагнитных полей путем регистрации его собственного паразитного излучения в различных поляризациях; по результатам регистрации определяют частоты пиков собственного паразитного излучения микроэлектронного оборудования, функционирующего в штатном режиме; микроэлектронное оборудование подвергают воздействию зондирующим сигналом внешних электромагнитных полей высокой частоты на определенных частотах частоты пиков собственного паразитного излучения микроэлектронного оборудования; регистрируют отклик исследуемого объекта на воздействие зондирующего сигнала на его высших гармониках; контролируют амплитуду высших гармоник в выходном сигнале до начала ее уменьшения, что свидетельствует о сбое в работе микроэлектронного оборудования и позволяет судить о стойкости.A method for determining the resistance of microelectronic equipment to the effects of external electromagnetic fields of high frequency, which consists in the fact that the test object is exposed to external electromagnetic fields of high frequency by means of a probing signal and the response of the microelectronic equipment to this effect is recorded, its resistance is evaluated by the response of the studied object, characterized in that before the direct exposure to high frequency electromagnetic fields on microelectronic equipment e conduct research on the picture of electromagnetic fields created by him by registering his own spurious radiation in various polarizations; according to the registration results, the peak frequencies of intrinsic radiation of microelectronic equipment operating in the normal mode are determined; microelectronic equipment is exposed to a probing signal of external electromagnetic fields of high frequency at certain frequency frequencies of the peaks of the intrinsic radiation of microelectronic equipment; register the response of the investigated object to the effect of the probe signal at its higher harmonics; they control the amplitude of the higher harmonics in the output signal before it begins to decrease, which indicates a malfunction of the microelectronic equipment and allows us to judge the stability.
RU2019100205A 2019-01-09 2019-01-09 Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action RU2702453C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100205A RU2702453C1 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019100205A RU2702453C1 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2702453C1 true RU2702453C1 (en) 2019-10-09

Family

ID=68171115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019100205A RU2702453C1 (en) 2019-01-09 2019-01-09 Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2702453C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759494C1 (en) * 2021-02-08 2021-11-15 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for testing large-sized objects containing long cable lines for compliance with requirements for resistance to electromagnetic pulse

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096839C1 (en) * 1997-02-17 1997-11-20 Государственное научно-производственное предприятие (ГНПП) "Регион" Ecology-proof method for testing protection of electric circuits of electric equipment against electromagnetic fields
RU2118475C1 (en) * 1998-03-20 1998-08-27 Государственное научно-производственное предприятие "Регион" Universal ecological measurement complex determining stability of technical aids to effects of external electromagnetic fields
US6255830B1 (en) * 1998-05-04 2001-07-03 Nortel Networks Limited Method of testing shielding effectiveness and electromagnetic field generator for use in testing shielding effectiveness
RU2593521C1 (en) * 2015-05-19 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor
US9859999B2 (en) * 2015-10-16 2018-01-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Shielding attenuation measurement
RU2647211C2 (en) * 2016-08-22 2018-03-14 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of electromagnetic tests of an object and system for its implementation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2096839C1 (en) * 1997-02-17 1997-11-20 Государственное научно-производственное предприятие (ГНПП) "Регион" Ecology-proof method for testing protection of electric circuits of electric equipment against electromagnetic fields
RU2118475C1 (en) * 1998-03-20 1998-08-27 Государственное научно-производственное предприятие "Регион" Universal ecological measurement complex determining stability of technical aids to effects of external electromagnetic fields
US6255830B1 (en) * 1998-05-04 2001-07-03 Nortel Networks Limited Method of testing shielding effectiveness and electromagnetic field generator for use in testing shielding effectiveness
RU2593521C1 (en) * 2015-05-19 2016-08-10 Открытое акционерное общество "Лётно-исследовательский институт имени М.М. Громова" Method of testing systems comprising electroexplosive devices for resistance to action of external electromagnetic fields in objects and device therefor
US9859999B2 (en) * 2015-10-16 2018-01-02 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Shielding attenuation measurement
RU2647211C2 (en) * 2016-08-22 2018-03-14 Российская Федерация, От Имени Которой Выступает Министерство Промышленности И Торговли Российской Федерации Method of electromagnetic tests of an object and system for its implementation

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2759494C1 (en) * 2021-02-08 2021-11-15 Федеральное государственное казенное учреждение "12 Центральный научно-исследовательский институт" Министерства обороны Российской Федерации Method for testing large-sized objects containing long cable lines for compliance with requirements for resistance to electromagnetic pulse

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100826836B1 (en) Method and application of picapicosecond imaging circuit analysis for high current pulsed phenomena
US20190241284A1 (en) Apparatus and method for testing electromagnetic interference devices within a line replaceable unit
Yang et al. A passive intermodulation source identification measurement system using a vibration modulation method
Fujimoto et al. A demonstration of a HT-detection method based on impedance measurements of the wiring around ICs
Qing et al. Advanced full wave ESD generator model for system level coupling simulation
CN109212336A (en) A kind of Method for Measuring Low Frequency Noise of portable ultra-weak electronic signal
RU2702453C1 (en) Method of evaluating resistance of microelectronic equipment to external electromagnetic action
Silaghi et al. Near-field scan technique for reducing radiated emissions in automotive EMC
US20070290691A1 (en) Characterization of Electric Circuit of Electric Device
RU2497282C1 (en) METHOD OF EVALUATING ELECTROMAGNETIC COMPATIBILITY OF AIRCRAFT ON-BOARD EQUIPMENT IN FREQUENCY RANGE FROM 10 kHz TO 400 MHz
RU2686880C1 (en) Method of estimating efficiency of screening devices of radioelectronic equipment
Marathe et al. ESD Generator Tip Current Reconstruction Using a Current Probe Measurement at the Ground Strap
Wada et al. A detection method of electromagnetic analysis attacks based on change in amplitude of noise around integrated circuits
Pokotilov et al. Continuous electromagnetic emission measurement setup with antenna position tracking
US6407539B1 (en) Apparatus and method for determining lightning protection of a building
US9470735B2 (en) Electric circuit evaluation method and electric circuit
Kircher et al. A Method to Measure the Electromagnetic Emission Induced by Electromagnetic Interference of Integrated Circuits
Antong et al. Prediction of Electrostatic Discharge (ESD) soft error on two-way radio using ESD simulation in CST and ESD immunity scanning technique
Kircher et al. Impact of Dual-Tone Interference on an Automotive Smart Power High-Side Switch using Direct Power Injection
Guibert et al. An Original Method for the Measurement of the Radiated Susceptibility of an Electronic System Using Induced Electromagnetic Non-linear Effects
Kannan et al. Embedded RF circuit diagnostic technique with multi-tone dither scheme
JP4036945B2 (en) Electromagnetic radiation evaluation method / apparatus for electrical equipment and electromagnetic radiation countermeasure method
Perotoni et al. Feature Selective Validation Analysis applied to the Measurement of Electronic Circuit Electromagnetic Conducted Emissions-CISPR 25
Oana et al. 3D assessment of ESD field level for protection devices safety
Struzhko et al. Susceptible Frequency Range Definition for Robust Immunity Tests