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마이크로스트립 커플러 구조를 이용한 BCI 프로브 Emulator
BCI Probe Emulator Using a Microstrip Coupler 원문보기

韓國電磁波學會論文誌 = The journal of Korean Institute of Electromagnetic Engineering and Science, v.25 no.11, 2014년, pp.1164 - 1171  

정원주 (성균관대학교 정보통신대학) ,  김소영 (성균관대학교 정보통신대학)

초록
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Bulk Current Injection(BCI) 테스트는 전류 주입 프로브를 사용하여 측정하고자 하는 Integrated Circuit(IC)에 전류를 주입하여 Electromagnetic Compatibility(EMC) 규격을 충족시키는지 시험하는 방법이다. 본 논문에서는 국제전기표준회의에서 제정한 IEC 62132-part 3에서 규정하는 BCI 테스트의 전류 주입 프로브를 대체하여, RF 잡음을 인가할 수 있는 마이크로스트립 커플러 구조를 제안하였다. 전통적으로 높은 전원 전압을 사용하는 자동차 IC 테스트에 사용되어 오던 BCI 전류 주입 프로브를 저 전압을 사용하는 저 전력 IC의 테스트에 사용할 수 있는 마이크로스트립 커플러 구조를 개발하여 그 유효성을 100 MHz에서부터 1,000 MHz까지의 주파수 영역에서 비교 및 검증하였다. 또한, 주파수에 따라 전류 주입 프로브를 통한 RF 잡음 인가와 마이크로스트립 커플러 구조를 통한 RF 잡음 인가 시 규정한 노이즈를 얻는데 필요한 전력을 dBm 단위로 측정, 비교하여 마이크로스트립 커플러 구조를 이용한 경우에 더 적은 전력으로 필요한 RF 잡음을 주입할 수 있음을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Bulk Current Injection(BCI) test is a method of injecting current into Integrated Circuit(IC) using a current injection probe to qualify the standards of Electromagnetic Compatibility(EMC). This paper, we propose a microstrip coupler structure that can replace the BCI current injection probe that is...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 또한 마이크로스트립 선로 사이에 연결하는 커패시터에 따라서 커플링 특성이 어떻게 변화하는지 확인하고자 하였다. 그림 7에 나타난 것처럼 커패시터의 크기가 증가함에 따라 커플링 특성 또한 증가하는 것을 확인하였다.
  • 본 논문에서는 BCI 테스트 시 필요한 100~1,000 MHz 까지 주파수 범위에서 전류 주입 프로브의 기능을 비교적 간단한 방법으로 대체할 수 있는 마이크로스트립 커플러 구조를 제안하였다. 제안한 구조의 유효성을 테스트 규격에 정의된 주파수 영역 중 높은 영역인 100~1,000 MHz에서 비교 및 검증하였다.
  • 본 논문에서는 전자파 내성 평가 규격인 BCI 테스트에서 저 전력 IC 시험 시 사용하는 전류 주입 프로브의 단점을 보완하고, 그 기능을 대체하고자 마이크로스트립 구조 커플러의 결합 선로 사이에 커패시터를 연결하여 커플링 특성을 높인 BCI 프로브 emulator를 제안하였다. 커플러 구조를 삼차원 전자파 해석기로 설계하여 S-파라미터 특성 결과를 얻어내고, 실제 제작한 BCI 프로브 emulator 구조물의 측정값과 비교하여 성능을 검증해 보았다.
  • 일반적으로 알려진 F-140 전류 주입 프로브 모델의 커플링 특성은 —7 dB로 나타나 있으나, 실제 측정 환경에서 발생하는 손실 등으로 인해 —9 dB 수준까지 떨어져 나타난다. 이에 그림 7에서 보인 커패시터의 값에 따른 BCI 프로브 emulator의 커플링 특성 변화를 이용하여 51 pF 커패시터 대신 5 pF의 커패시터를 연결하여 실제 측정 환경에서의 F-140 전류 주입 프로브 모델 특성에 맞추고자 하였다.
  • 첫 번째 실험은 그림 11과 그림 12의 셋업에서 VDD에 주입된 노이즈 파형이 IC에 영향을 끼치는지 알아보기 위한 실험이다. I/O 버퍼에는 1 MHz의 클락 신호를 입력시킨 뒤 전류 주입 프로브와 BCI 프로브 emulator를 사용한 경우에 RF generator에서 0 dBm, 10 MHz와 0 dBm, 100 MHz의 잡음을 VDD에 주입했다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
BCI 테스트에 사용되는 프로브 두가지는? BCI 테스트에는 전류 주입 프로브와 측정 프로브 두 가지가 사용된다. RF 잡음을 주입하는 전류 주입 프로브의 경우에는 수 백~수 천 만원에 달하는 장비 가격과 제품 발주 후 실제 사용하기까지 상당한 시간이 소요되는 단점을 가지고 있다.
BCI 테스트에 활용하는 전류 주입 프로브의 경우에는 어떤 단점이 있는가? BCI 테스트에는 전류 주입 프로브와 측정 프로브 두 가지가 사용된다. RF 잡음을 주입하는 전류 주입 프로브의 경우에는 수 백~수 천 만원에 달하는 장비 가격과 제품 발주 후 실제 사용하기까지 상당한 시간이 소요되는 단점을 가지고 있다. 또한, BCI 테스트 방법은 전자파 내성 테스트를 전통적으로 해오던 자동차용 반도체 테스트에 사용되어 왔다.
Bulk Current Injection 테스트란? Bulk Current Injection(BCI) 테스트는 전류 주입 프로브를 사용하여 측정하고자 하는 Integrated Circuit(IC)에 전류를 주입하여 Electromagnetic Compatibility(EMC) 규격을 충족시키는지 시험하는 방법이다. 본 논문에서는 국제전기표준회의에서 제정한 IEC 62132-part 3에서 규정하는 BCI 테스트의 전류 주입 프로브를 대체하여, RF 잡음을 인가할 수 있는 마이크로스트립 커플러 구조를 제안하였다.
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참고문헌 (9)

  1. IEC 62132-3, Ed.1, "Integrated circuit - Measurements of electromagnetic immunity - 150 kHz to 1 GHz", Part 3: Bulk Current Injection(BCI) Method. 

  2. IEC 62132-4, Ed.1, "Integrated circuit - Measurements of electromagnetic immunity - 150 kHz to 1 GHz", Part 4: Direct RF Power Injection(DPI) Method. 

  3. ISO 11452-4:2011(E), "Road vehicles-component test methods for electrical disturbances by narrowband radiated electromagnetic energy", Part 4: Harness excitation methods. 

  4. Sangkeun Kwak, Seok Soon No, Kyu Jin Kim, Wansoo Nah, and So Young Kim, "Equivalent circuit modeling of bulk current injection probe", Korea-Japan EMT/EMC/BE Joint Conference, May 2012. 

  5. F. Grassi, F. Marliani, and S. A. Pignari, "Circuit modeling of injection probes for bulk current injection", IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, vol. 49, no. 3, pp. 563-576, Aug. 2007. 

  6. David M. Pozar, Microwave Engineering, 3rd Ed, Wiley, 2005. 

  7. CST Microwave Studio, Computer Simulation Technology, http://www.cst.com 

  8. Sangkeun Kwak, Wansoo Nah, and SoYoung Kim, "Electromagnetic susceptibility analysis of I/O buffers using the bulk current injection method", Journal of Semiconductor Science and Technology, 13(2), pp. 114-126, Apr. 2013. 

  9. 곽상근, 김소영, "Noise Injection Path의 주파수 특성을 고려한 IC의 전자파 전도내성 시험 방법에 관한 연구", 한국전자파학회논문지, 24(4), pp. 436-447, 2013년 4월. 

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