“猪尾巴”效应对ESD测试影响的研究

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“猪尾巴＂效应对ＥＳＤ测试影响的研究

Ｒｅｓｅａｒｃｈ

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徐成焱耿士华冯妮＋

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ＦＥＮＧＮｉ

鬻溱加固产品以及民用产品在进行ＥＳＤ测试时，偶尔会出现显示部分短暂黑屏后１～２秒恢复正常，

在民用领域可以判定为合格（符合ＧＢ／Ｔ１７６１８判定标准），但是在军用、航天等领域带来的影响

是非常严重的，这些领域设备工作条件非常苛刻，静电放电抗扰度稍微不合格可能影响数据传输

错误，出现异常的停机和报警等，将造成不可弥补的后果。本文主要研究线缆“猪尾巴”效应对设备静电放电抗扰度的影响。静电放电抗扰度

“猪尾巴”效应上升时间转移阻抗

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Ｒｉｓｅｔｉｍｅ，Ｔｒａｎｓｆｅｒｉｍｐｅｄａｎｃｅ

ｄｏｉ：１０．３９６９０．ｉｓｓｎ．１６７２－９５２８．２０１４．０６．６２

１引言

０．８ｎｓ），含有非常丰富的高频谐波，其辐射带宽（根据

ＢＷ＝Ｉ／１ｒｔｒ）达到４００Ｍ左右，通常静电放电通过两种方式

静电放电本身是一种自然现象，两种不同节点强度的材料相互摩擦就会产生静电电荷。当某一材料静电电荷累积到一定程度。在与另外物体接触时，就会通过该物体到大地的通路阻抗进行放电，这种现象是不可避免的。由于

产生ＥＭＣ问题，即传导方式和辐射干扰方式（图ｌ为标准给定的静电放电波形）

ＰＥＡＫｌ００

静电的存在，人体成为对电子设备或爆炸性材料的最大危

害。硬件研发工程师会发现，静电放电多发生于人体接触半导体元器件的时候，尤其是在非常的环境下静电放电是非常强的，这很有可能导致半导体材料的击穿，产生不可挽回的损坏。静电除了会直接损坏半导体器件外，静电放电会产生的电磁场的强烈变化，这可能危害电子设备的正常工作。

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２静电放电影响机理分析

图１

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标准规定的静电放电波形（摘自ＧＢ／Ｔ

静电放电脉冲上升时间非常快（０．７ｎｓ—ｌｎｓ，一般为

２．１传导耦合的静电放电：静电放电电流直接进入电

山东超越数控电子有限公司，山东济南，２５０１０４

路中，因为ＥＳＤ产生很高的电压，如果进入到半导体中，

万方数据

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容易破坏半导体元件，造成设备的永久性失效。

２．２辐射耦合的静电放电：当静电放电时，产生的火花电压会产生辐射磁场和电场，磁场能够在附近电路的各个信号环路中感应出噪声电压，由于在很短时间内（＜ｉｎｓ）产生了很大的静电电流（３０Ａ以上），所以在信号环路中产生的噪声电压可能会超过逻辑元件的阀值电平，引起元件的误触发。

去屏蔽效果。“猪尾巴”的危害机理的等效模型如图３所示。

当在缆屏蔽层注入ＥＳＤ脉冲电流时，由于“猪尾巴”效应会在此处产生一个共模电压△Ｕ，此共模电压△Ｕ产生的共模电流就会流经主板信号地，进而影响显示信号，造成显示输ｍ异常。经验数据：对于直径２ｍｍ以下的导线，其寄生电容和电感分别是：ｌｐＦ／英寸和ｌｎＨ／毫米。

３“猪尾巴”效应对设备静电放电的影响及分析

设备主要为金属外壳，对航插等接口外壳部分放电等同于对机壳放电，此种放电方式引起黑屏主要应从屏蔽和接地方式上进行处理。设备的互连电缆选用的都是屏蔽电缆，通常情况下，屏蔽层如果端接良好不会出现ＥＳＤ问题。后经检查显示线缆发现其屏蔽层是通过一根细导线与金属连接器的外壳连接（术语称为“猪尾巴”，ｐｉｇｔａｉｌ），如图２所示。

图３“猪尾巴”的危害机理的等效模型

４“猪尾巴”线缆工艺改进

互连电缆的屏蔽层由于到接口的长度不够（生产裁剪所致），为了节省时间（否则需要重新焊接各个连接器的芯线），整改时直接在离接口一段距离的电缆上剥开绝缘保护层，从而使里面的屏蔽层裸露出来（如图４），然后在这段屏蔽层上紧紧缠绕导电布直到金属连接器外壳，使

图２显示线缆屏蔽层端接（改进前）

电缆屏蔽层与金属连接器３６０度良好搭接（如图５）。用

该线缆进行ＥＳＤ测试验证，显示设备不再出现黑屏自恢复

以屏蔽线缆转移阻抗解释“猪尾巴”效应的危害机理（转移阻抗ＺＴ：在屏蔽线缆上注入射频电流时，中心导体上的电压与这个电流的比值），对于给定的频率，较低的ＺＴ意味着当在屏蔽线缆上注入射频电流时，中心导体上会产生较低的电压，即对外界干扰具有较高的屏蔽效果，同样也说明中心导体上有电压时，屏蔽电缆上感应的电流也会较小，即对中心导体产生的骚扰具有较高的屏蔽效果。所以较低转移阻抗的屏蔽线缆具有较好的屏蔽外界干扰的能力和屏蔽本身辐射发射的能力。

“猪尾巴”的存在，相当于在屏蔽层串联了一个数十

ｎＨ的电感，它能够在接口的电缆屏蔽层上因屏蔽层电流的作用而产生一个共模电压。随着频率的增大，Ｐｉｇｔａｉｌ连接的等效转移阻抗也将迅速增大，这样会使屏蔽电缆全然失

提高产品静电放电抗扰度，就要想方设法降低屏蔽层与金属连接器之间的搭接阻抗，避免线缆屏蔽层“猪尾巴”端接方式，试验证明屏蔽层与金属连接器之间３６０度端接可以满足要求。５结束语

现象。后期生产和工艺上改进时，直接将屏蔽层用连接器末端的夹子卡住，然后将螺丝拧紧固定（如图６所示），形成３６０度端接。

万方数据

图４拨开后裸露的屏蔽层

图５ＶＧＡ线缆屏蔽层端接（改进后图６线缆屏蔽层与金属连接器正确端接

（收稿日期：２０１４—０８—２８）

万方数据（上接第１５０页）大和发展，并且对于移动视频监控，不仅可以用到安防，而且可以用到及时查看家庭里面老人的情况、交通信息的实时获取、医院病人的探视等等。因此，手机视频监控系统对于人们的生活可以起到很方便的作用，市场前景非常大。参考文献：【１】Ｓｔｏｃｋｈａｍｍｅｒ．ＭＭ．Ｈａｎｎｕｋｓｅｌａ，Ｔｗｉｅｄａｎｄ．Ｈ．２６４／ＡＶＣｉｎｗｉｒｅｌｅｓｓｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ【ｃ１．ＩＥＥＥＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓＣｉｒｃｕｉｔｓＳｙｓｔｅｍＶｉｄｅｏＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌｙ２００３．１３【２】严权峰，邹北骥，黄晁，等．无线实时多媒体［Ｊ１．微电子学与计算机，２００３（８）：２０一２６．【３］孙媛基于Ｓｙｍｂｉａｎ智能手机视频监控客户端的设计与实现［Ｄ】．福建：厦门大学，２００９．［４】董振亚，张拥军，彭宇行．基于ＲＴＰ的ＭＰＥＧ－４视频传输Ｕ】．计算机应用研究，２００３（７）：５２－５５．【５】５西刹子．安防天下一一智能网络视频监控技术详解与实践【Ｍ】．北京：清华大学出版社，２０１０：３－１０．【６】ＢＵＹＹＡＲ，ＲＡＮＪＡＮＲ，ＣＡＬＨＥＩＲＯＳＲＮ．ＭｏｄｅｌｉｎｇａｎｄｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｏｆｓｃａｌａｂｌｅｃｌｏｕｄｃｏｍｐｕｔｉｎｇｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅＣｌｏｕｄＳｉｍｔｏｏｌｋｉｔ：ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓａｎｄｏｐｐｏｒｔｕｎｉｔｉｅｓ［Ｃ］／／ＰｒｏｃｏｆＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎＨｉＩｇｈＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅＣｏｍｐｕｔｉｎｇ＆Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．ＮｅｗＹｏｒｋ：ＩＥＥＥＰｒｅｓｓ，２００９：１—１１．【７］张建勋，古志民，郑超．云计算研究进展综述Ｕ］．计算机应用研究，２０１０，２７（２）：４３０－４３３．［８】王巍ｄａｖａ程序设计基础教程【Ｍ】．北京：电子工业出版社．１９９８：１３６—１５８．基金项目：西南科技大学大学生创新基金资助（编号：ＣＸｌ４—０１６）。（收稿日期：２０１４—０７—１８）