（高清版）GBT 42968.1-2023 集成电路电磁抗扰度测量 第1部分：条件和定义

集成电路电磁抗扰度测量第1部分：通用条件和定义2023-09-07发布GB/T42968.1—2023/IEC62132-1:2 引言 2规范性引用文件 3术语和定义 4试验条件 44.1通则 44.2环境条件 4.3试验发生器 4.4频率范围 55试验设备 55.1概述 55.2屏蔽 5.3试验发生器和功率放大器 5.4其他组件 56试验布置 56.1通则 56.2试验电路板 6.3引脚选择方案 66.4IC引脚负载/终端 66.5电源的要求 6.6IC的特殊要求 76.7IC时间稳定性 77试验程序 77.1监测检查 77.2人体暴露 77.3系统验证 77.4特殊程序 88试验报告 98.1通则 98.2抗扰度限值或等级 98.3IC性能分级 98.4试验结果的说明 1附录A(资料性)试验方法比较 附录B(资料性)通用试验板的描述 参考文献 ⅢGB/T42968.1—2023/IEC62132-1:2015本文件按照GB/T1.1—2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定起草。本文件是GB/T42968《集成电路电磁抗扰度测量》的第1部分。GB/T42968已经发布了以下——第1部分：通用条件和定义；——第8部分：辐射抗扰度测量IC带状线法。本文件等同采用IEC62132-1:2015《集成电路电磁抗扰度测量第1部分：通用条件和定义》。本文件做了下列最小限度的编辑性改动： 第2章调至参考文献；——用GB/T42968.8替换了资料性引用的IEC62132-8。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由中华人民共和国工业和信息化部提出。本文件由全国半导体器件标准化技术委员会(SAC/TC78)归口。本文件起草单位：中国电子技术标准化研究院、北京智芯微电子科技有限公司、浙江诺益科技有限凯瑞车辆检测认证中心有限公司、东南大学、深圳市北测标准技术服务有限公司、中国汽车工程研究院认可中心、厦门海诺达科学仪器有限公司、苏州泰思特电子科技有限公司、郑州新基业汽车电子有限公第三十二研究所。GB/T42968.1—2023/IE为规范集成电路电磁抗扰度测量，以及为集成电路制造商和检测机构提供不同的电磁抗扰度测量方法，GB/T42968《集成电路电磁抗扰度测量》规定了集成电路电磁抗扰度测量的通用条件、定义和不同测量方法的试验程序和试验要求，拟由7个部分构成。——第1部分：通用条件和定义。目的在于规定集成电路电磁抗扰度测量的通用条件和定义。——第2部分：辐射抗扰度测量TEM小室和宽带TEM小室法。目的在于规定TEM小室和宽带TEM小室法的试验程序和试验要求。——第3部分：大电流注入(BCI)法。目的在于规定大电流注入法的试验程序和试验要求。——第4部分：射频功率直接注人法。目的在于规定射频功率直接注入法的试验程序和试验要求。——第5部分：工作台法拉第笼法。目的在于规定工作台法拉第笼法的试验程序和试验要求。——第8部分：辐射抗扰度测量IC带状线法。目的在于规定IC带状线法的试验程序和试验要求。——第9部分：辐射抗扰度测量表面扫描法。目的在于规定表面扫描法的试验程序和试验要求。1GB/T42968.1—2023/IE集成电路电磁抗扰度测量第1部分：通用条件和定义本文件定义了集成电路(IC)传导和辐射骚扰电磁抗扰度测量的通用信息，描述了常规的试验条件、试验设备和布置、试验程序和试验报告内容。附录A中给出了试验方法的对照表，帮助选择适当的测量方法。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。IEC62132-3集成电路电磁抗扰度测量(150kHz～1GHz)第3部分：大电流注入(BCI)法[Integratedcircuits—Measurementofelectromagneticimmunity,150kHzto1GHz—Part3:Bulkcurrentinjection(BCI)method]IEC62132-4集成电路电磁抗扰度测量(150kHz～1GHz)第4部分：射频功率直接注入法(Integratedcircuits—Measurementofelectromagneticimmunity,150kHzto1GHz—Part4:DirectRFpowerinjectionmethod)3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。调幅amplitudemodulation;AM载波幅度按给定规律变化的过程。[来源：IEC60050-314:200模拟实际网络对受试器件(DUT)呈现的阻抗而规定的参考负载，跨接其上来测量射频骚扰电压，可在规定频率范围内把设备与电源或负载相隔离。注：实际网络，例如延伸的电源线路或通信线路。辅助设备associatedequipment与测量接收机或试验发生器相连，用以建立DUT和测量设备或(试验)信号发生器之间的骚扰或信号传输路径的传感器。2GB/T42968.1—2023/IE外围设备auxiliaryequipment;AE对于暴露在骚扰中的受试器件(DUT),为了使其在试验中产生全部的功能和评定其正确的性能(运行)所必需的设备。偏置器biastee允许射频(RF)信号和直流(DC)信号在输出端口叠加而不影响射频(RF)路径的耦合器件。共模电压commonmodevoltage不对称骚扰电压asymmetricaldisturbancevoltage每个导体与规定参考点之间的相电压的平均值。由两根或多根导线贯穿的一个规定的“几何”横截面上的导线中流过电流的矢量和。连续波continuouswave;CW在稳态条件下，完全相同的连续振荡的电磁波。以规定的阻抗将能量从某一电路传输到另一电路。防止施加给DUT的试验信号影响非受试的器件、设备或系统的电路。受试器件deviceundertest;DUT通过使用先进的制造工艺减小芯片的尺寸。注：先进的制造工艺包括更精细的光刻节点和掩膜；用于制造IC的掩膜的收缩量，以相对原始布线图(绘图尺寸)的百分比或尺寸变化来表示。差模电流differentialmodecurrent双芯电缆或多芯电缆中的某两根缆芯中的电流向量差的幅值的一半。差模电压differentialmodevoltage一组规定的带电导体中任意两根之间的电压。3GB/T42968.1—2023/IE定向耦合器directionalcoupler用于传输线中(测量目的下已知耦合损耗)的正向波(人射波)或反向波(反射波)隔离(理想地)采样的传输耦合器件。长度和宽度小于半个波长的印制电路板。注：例如在1GHz时尺寸为100mm～150mm。电磁兼容性electromagneticcompatibility;EMC设备或系统在其电磁环境中能正常工作且不对该环境中任何事物构成不能承受的电磁骚扰的正向功率forwardpower在不考虑RF负载反射功率的情况下从RF源(假设匹配)向RF负载传输的功率。接地平面groundplane参考接地平面referencegroundplane其电位用作公共参考电位的平的导电表面。[来源：IEC60050-161:1990/AMD5:2015,161-04-36,有修改](对骚扰的)抗扰度immunity(todisturbance)器件、设备或系统面临电磁骚扰不降低运行性能的能力。注入网络injectionnetwork将RF信号注入电缆的耦合网络。峰值功率peakpower用于调幅的(最低频率)信号时间间隔期间测量到的AMRF信号出现的最大功率电平。注：在双音RF信号(代表AM)的情况下，差频宜考虑时间间隔。参考端口referenceport试验布置中施加骚扰信号的端口。负载与传输线阻抗特性不匹配形成的功率反射。无线电频率环境radiofrequencyambient射频环境RFambient4GB/T42968.1—2023/IE电磁环境electromagneticenvironment存在于给定场所的所有电磁现象的总和。[来源：IEC60050-161:1990/AMD1:1997,161-01-01,有修改]射频功率计RFmeter定量随时间变化的RF信号功率的测量系统。专门设计用来隔离内外电磁环境的网状或薄板金属壳体。[来源：IEC60050-161:199试验发生器testgenerator能够产生所需试验信号的发生器。4试验条件4.1通则下述试验条件用于确保试验环境的一致性。如果用户同意使用其他值，应在试验报告中予以说明。4.2环境条件试验过程中环境温度应保持在23℃士5℃范围内。注：某些IC的射频抗扰度随温度而不同。RF环境噪声电平应比试验的最低抗扰度电平低至少6dB(典型值),并应在对IC测量前进行确认。DUT应在不上电的条件下安装在试验布置中。试验报告应包括对RF环境的描述。为了避免影响试验结果，在试验之前，应检查试验布置中使用的所有设备(不包括DUT),以确保其对骚扰信号具有足够的抗扰度。可能影响试验结果的其他环境条件，应在特定试验报告中说明。注：当半导体器件暴露在一个打开的陶瓷IC封装中时，甚至光照也可能影响试验结果。根据应用和所需的试验，可使用不同的试验信号(骚扰信号):——未调制的RF信号(连续波);——IEC61000-4-6和IEC61000-4-3中的5GB/T42968.1—2023/IE频率范围宜为150kHz～1GHz,但如果特定的试验程序可用于扩展的频率范围，则频率范围可进行扩展。根据实际需要，测量的频率范围也可缩小。GB/T42968的每个部分规定了所适用的频率5试验设备5.1概述本章所描述的设备适用于GB/T说明。42968其他部分所有的试验方法。特殊的设备在特定试验程序中所需要的屏蔽取决于具体的试验方法、环境噪声电平和试验布置中所使用的其他设备的灵敏度。一般而言，环境RF噪声电平宜比施加的干扰信号小至少6dB,以给出足够的裕量。可能需要屏蔽室提供足够的衰减以保护操作人员、设备和电信业务。某些测量布置设计具备固有屏蔽。特定的测量程序见GB/T42968的其他部分。5.3试验发生器和功率放大器试验发生器应按4.3所述提供试验信号，RF功率放大器应满足特定试验程序的要求。幅值特性应是线性的，且信号失真应小于一20dBc(杂散信号低于RF载波电平20dB)。应检查测量路径上的电缆、连接器和终端，以满足预期频段的特性要求。那些不在参考端口和RF测量仪器输入端之间测量路径上的电缆、连接器和终端，也可能影响测量结果。因此，应在预期测量频率范围内对它们的特性要求进行检查。6试验布置6.1通则试验布置应与特定试验程序一致。应记录所有相关的试验参数，以确保试验结果的重现性。6.2试验电路板RF抗扰度试验使用的试验板取决于GB/T42968规定的测量方法。附录B给出了关于试验板的一般建议。应在试验报告中给出试验板的描述。试验板应遵循特定试验程序中描述的布板设计规则。抗扰度试验中电磁环境与IC的相互作用与RF发射试验的相互作用类似，因此可采用类似的试验板。与发射试验通用试验板的不同之处在于，在抗扰度试验中应监测输出信号，以判定IC是否受到RF骚扰的影响。6——执行器/传感器电缆；——供电电缆； 差分信号(LVDS)等的电缆。通过印制线与应用电路板上的有源或无源器件相连的引脚，无需进行RF抗扰度试验(按——存储接口；——模拟部分的偏压或电流参考输入。6.4IC引脚负载/终端除非制造商另有规定，否则DUT的引脚应按表1的默认值配置负载/终端。没有列在表1中的引脚，应按照其功能要求配置负载。试验报告中应说明引脚负载的条件。表1IC引脚负载默认值IC引脚类型引脚负载模拟电源按器件规格书输入通过10kΩ电阻器接地(V),除非IC内部已端接输出信号通过10kΩ电阻器接地(V),除非IC内部已端接输出功率制造商规定的额定负载数字电源按器件规格书输入接地(V),如不能接地则通过10kΩ电阻器接电源(Vu),除非IC内部已端接输出通过47pF电容器接地(V)控制输入接地(V),如不能接地则通过10kΩ电阻器接电源(Vu),除非IC内部已端接输出按器件规格书双向通过47pF电容器接地(V)模拟按器件规格书DUT应使用不受到所施加试验信号影响的电源。如果使用电池，则该电池应满足IC的要求，且能提供稳定的电压电平，以保持一致的工作环境。应按制造商的建议，对所有连接到DUT的电源线进行合适的滤波。76.6IC的特殊要求电源电压应按制造商的规定，允差为±5%。电源去耦电容器的电容值和板上的位置应在试验报告中说明。DUT每个电源引脚的去耦可根据制造商的建议。宜尽可能充分运行和试验对IC的抗扰度有显著影响的所有相关功能。为提高试验速度，可使IC在一种固定模式下工作，同时骚扰信号扫描选定的试验频段。DUT和RF骚扰之间的异步模式通常更适宜代表真正的运行环境。当IC的行为与试验信号之间存在相关性时，宜在试验报告中记录。应明确制造商和用户一致同意的受控参数，以确保对特定IC功能或IC类型的试验的复现性。如果被试验的是可编程IC,应写进连续的循环软件来保证测量是可复现的。应在试验报告中写明运行IC的软件类型(最小化的、典型的或最坏的情况)。在不影响抗扰度性能的前提下监测DUT所有相关工作状态。6.7IC时间稳定性IC的功能表现应在整个测量所需的时间内保持稳定，以确保在预期的测量允差范围内可复现相同的结果。7试验程序7.1监测检查给DUT通电，完成对DUT正常功能和常规行为的运行检查，并确保故障检测正常。7.2人体暴露在开放的RF抗扰度试验中(即未使用屏蔽结构或者屏蔽壳体),应采取预防措施确保不超过适用的人体暴露限值。7.3系统验证检查DUT的各种参数或响应。例如：——DC输出电压(例如稳压器);——供电电流(交叉电流会随门限电压的改变而增加);8GB/T42968.1—2023/IE 解调音频信号(例如音频放大器、视频); ——尖峰和毛刺；——系统复位；——系统挂起；——日锁效应。测量的频率范围通常为150kHz～1GHz,某些方法会超出此频率范围。试验频率范围实际上取决于注入网络的截止频率和试验布置(例如IC去耦)。频率步进大小应按表2选择。特定的抗扰度测量程序参见GB/T42968的其他部分。若用户同意，对关键频率(例如时钟频率、RF器件的系统频率等)进行试验时宜使用更小的频率在1GHz以上，由于试验布置(腔体效应)、试验板(100mm×100mm)的机械尺寸或DUT自身(例如芯片焊盘尺寸、散热器、散热片),在大多数的辐射和传导抗扰度试验中都会出现谐振。这些谐振的品质因数很大。1GHz以上DUT的响应与器件的功能工作频率(或其倍数)无关，因此应忽略它们，但应记录在试验报告中(解释其可能产生的原因)。表2频率范围与频率步进频率范围MHz线性步进MHz对数步进≤5%增量·若需要，10000MHz以上的频率步进按特定试验程序的规定。所使用的骚扰信号应与试验方法的要求一致，例如连续波(CW)、幅度调制信号(调制频率为1kHz,调制深度为80%)或脉冲调制信号。GB/T42968各部分给出了骚扰信号的定义，保持RF信号的峰值功率(见图1)或者RF载波功率(RF发生器常用)。注：功率调整的方法不同于IEC61000-4-3和IEC61000-4-6产品抗扰度标准中使用的RF调制。当用峰值试验电平进行抗扰度试验时，基本要求是AM测试信号的峰值功率应与施加连续波时的峰值功率相同，不考虑调制深度m,见公式(1)和公式(2):9GB/TPAM-Pek=Pcw-Pe42968.1—2023/IEC62132-1:2015 (1) (2)AM80%注：以80%AM调制(m=0.8)为例，结果为PAm=0.407·Pcw,其中图1保持RF峰值功率电平不变时的RF信号对每个频率步进和调制，驻留时间宜至少为1s或至少满足DUT响应的要求，例如测量系统的记录时间。用户应定义DUT响应。应针对所有的运行功能都进行专门的试验。应控制试验信号电平的调整，以能够检测到DUT所有的临界反应(例如迟滞效应、电平变化引起的反应)。8试验报告8.1通则试验宜根据IC试验大纲进行。试验大纲的内容宜包含在试验报告中。宜在IC试验大纲中定义描述具体的IC试验参数和需考虑的响应。例如，IC试验大纲宜包含受试的IC引脚，是单独试验还是一起进行试验，宜使用哪个可接受的抗扰度判据(见8.3)。试验报告也应包括：——应用电路图(电源去耦、引脚负载/端接、外围IC等);——安装IC的试验板描述(布线);——IC的实际工作条件(供电电压、输出信号等);——使IC运行的软件类型的描述(适用时)。与试验大纲的所有偏离应记录在试验报告中。不同试验方法的其他特殊要求在GB/T42968的其他部分中进行描述。抗扰度试验等级、判据或限值根据应用和功能要求进行确定。IC抗扰度的性能分级如下，其与电子单元的性能分级稍有不同。等级A:在试验期间和试验之后，IC所有监测功能在规定的允差范围内。等级B:在试验期间一个或多个监测信号的短时性能降低并不能对IC进行评价。因此，这种分类可能不适用于IC。注：试验期间，通过其错误处理，IC的一个或多个监测信号的短时性能降低是可接受的。对于IC试验，这种错误处理在大多数情况下是未知的。等级C:试验期间IC至少一个功能超过规定允差，但试验结束后能自动恢复正常。等级D:试验期间IC至少一个功能超过规定允差，试验结束后不能自动恢复正常。需要人工干预才能恢复正常。等级D1:IC通过人工干预恢复正常(例如，复位)。等级D2:IC通过电源的通断恢复正常。等级E:试验之后IC至少一个功能超过规定允差，且不能恢复正常操作。8.4试验结果的说明只要在相同条件下进行测量，结果就可直接比较。若是有意进行比较，则器件应运行相同的代码，试验环境宜尽可能一致。宜使用相同的试验板。不期望和无法规定所有不同试验方法(包括不同现象)之间的定量相关性。然而，对于试验相同现当已有充分的数据来确定特定应用的IC的预期抗扰度与测量值之间的相关性，则应在具体的试验方法中说明(例如产品的部件级或系统级试验)。从IC级抗扰度到模块级或产品级抗扰度的转换涉及许多因素。通常来讲，从IC到模块的相关性仅限于相关变量都受控的特殊情况。(资料性)试验方法比较表A.1和表A.2宜作为试验指南。表A.1传导抗扰度试验方法大电流注入法射频功率直接注人法工作台法拉第笼法标准编号骚扰类型传导传导传导推荐频率范围150kHz～1000MHz150kHz～1000MHz150kHz～1000MHz可扩展频率范围可向下扩展，由电流注入探头决定可向上扩展，由注入网络决定没有建议骚扰测量RF正向功率共模骚扰可以可以可以差模骚扰可以可以否单引脚影响可以可以否多引脚影响可以可以可以试验板：——用于IC的比较；——用于应用中评估专用板不适用见附录B不受限制见附录B不受限制耦合路径的确认需要，通过测量来确认需要，通过测量来确认不需要测量的复现性高高高IC鉴定可以可以可以是否需要在屏蔽室或屏蔽壳体内工作是宜使用取决于(国家安全标准规定的)功率电平否IC抗扰度：——耗损/路径分析；——芯片耦合(串扰)可以可以可以可以否可以GB/T42968.1—2023/IE表A.2辐射抗扰度试验方法TEM/GTEM小室法IC带状线法表面扫描法标准编号GB/T42968.8骚扰类型辐射辐射辐射推荐频率范围(或者更高，最高18GHz)可扩展频率范围可向上扩展，由小室决定可向上扩展，由带状线决定由探头决定骚扰测量电场和磁场电场和磁场电场和磁场试验板：——用于IC的比较；——用于应用中评估见附录B不受限制见附录B不受限制见附录B不受限制耦合路径的确认不需要不需要需要，可能通过探头定位测量的复现性高高高IC鉴定可以可以否是否需要在屏蔽室或屏蔽壳体内工作否是(开放式)否(封闭式)宜使用取决于(国家安全标准规定的)功率电平IC抗扰度：——耗损/路径分析；——芯片耦合(串扰)否否否否可能通过探头定位可以可以(资料性)通用试验板的描述B.1概述本附录给出了通用试验板的设计指南。该试验板可用于不同制造商生产的各种IC的EMC性能的比较。本附录给出了对EMC有影响的参数约束条件。B.2机械描述试验板的尺寸大小为100±1mm×100±imm。在板角处可加孔，如图B.1所示。板的所有边缘宜镀锡至少5mm,或者使之导电以便与TEM(横电磁波)小室良好接触(使用TEM小室时)。也可选择在板的边缘镀金。板边缘的过孔宜距离边缘至少5mm。B.3电气描述B.3.1概述将图B.1作为指南。至少使用双层板。如果功能需要，也可在其中增加第2层、第3层或更多层形成多层板。第1层可用作地平面。第4层能通过其他信号，但宜尽可能保持完整以也用作地平面。试验板的制作宜使得只有IC安装在PCB一侧(第1层),而所有其他的元器件和走线都在背面层(第4层)。B.3.2地平面地平面(第1层和第4层)宜通过过孔相互连接。这些过孔布置在板上位置如表B.1所述：表B.1板上过孔的位置过孔位置区域1所有围绕着板的边缘2只在DUT区域外(只在DUT区域的外侧)3只在IC区域内部下方(只在DUT下方区域的内侧)第1层的地平面宜与位置2的过孔保持电连续性，由此第1层的地平面在整个板上都保持电连续性。如果IC的封装和可利用的空间允许，第4层也宜同样处理。B.3.3封装引脚B.3.3.1概述除了IC外，所有功能上必需的元器件、供电端口、测量IC响应所需的I/O端口和/或提供所需输入信号的I/O端口，都宜安装在第4层。因此有必要把I/O引脚和其他所需要的引脚从第1层引到第4B.3.3.2双列直插(DIL)封装这些封装不要求过孔，因为存在镀金通孔引脚，或由引脚本身建立。这些封装宜使用过孔。这些过孔宜优先布置在用于焊接IC焊盘的中央。为了使IC电流流过的回路面积最小，这些过孔优先布置在表B.1的位置3处。B.3.3.4插针网格阵列(PGA)封装这些封装不要求过孔，因为镀层通孔引脚被认为已存在或由引脚本身建立。B.3.3.5球栅阵列(BGA)封装这些封装宜使用过孔。电源和接地互连的过孔的位置最好按照制造商的建议。位置1的所有过孔直径为0.8mm,所有其他过孔的直径为0.2mm。由于测量达到1GHz,宜控制过孔的位置。连接第1层和第4层(位置1、位置2和位置3)的过孔之间的最大横向距离是10mm。连接信号走线的过孔宜尽可能靠近连接第1层和第4层的过孔。B.3.6附加的元器件所有附加的元器件都宜安装在第4层。这些元器件的安装不宜影响第1层、第4层和层间过孔的限定条件。B.3.7电源去耦B.3.7.1概述为了获得可复现的测量数据，宜根据试验板的规格进行适当的电源去耦。试验板上的去耦电容器宜分成以下两组。去耦电容器及其他去耦元器件的值和布局位置宜记录在特定的试验报告中。B.3.7.2IC去耦电容器宜按照制造商推荐的方法对IC进行电源去耦。如有IC去耦电容器，则宜连接到IC下方第4层的地平面上(见图B.1),以便维持DUT的正确运行。DUT每个电源引脚的去耦电容器的参数和布局位置可按照制造商的建议，也可是其他位置，在试验报告中写明。B.3.7.3试验板的电源去耦如果试验板电源去耦设计得不合适，则电源阻抗可能会影响测量结果。测量中可能用到各种外部电源，为了控制试验板的电源阻抗，宜在试验板上安装一组去耦电容器。这些电容器的参数和布局位置宜按特定测量标准中所述的，否则要在试验报告中写明。B.3.8I/O负载加载或激活IC所需的其他元器件，以及试验过程中对IC进行监测所需的端口，都宜安装在第4层，最好直接安装在IC封装区的下面。单位为毫米电源去耦应在接地≤0.75≤0.75所有非接地层布线都相对板边缘向内缩进2图B.1抗扰度试验板示例[1]GB/T42968.8集成电路电磁抗扰度测量第8部分：辐射抗扰度测量IC带状线法[2]IEC60050(allparts)InternationalElectrotechnicalVocabulary(availableat<>)[3]IEC60050-161:1990InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)—Part161:Electro-magneticcompatibility[4]IEC60050-161:1990/AMD1:1997Amendment1—InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)—Part161:Electromagneticcompatibility[5]IEC60050-161:1990/AMD2:1998Amendment2—InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)-Part161:Electromagneticcompatibility[6]IEC60050-161:1990/AMD5;:2015Amendment5—InternationalElectrotechnicalVocabulary(IEV)-Part161:Electromagneticcompatibilitytermsaccordingtothetypeofi