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技術 電気回路の評価方法

出願人 ローム株式会社
発明者 平賀則秋木戸克典
出願日 2013年6月14日 (6年6ヶ月経過) 出願番号 2013-125842
公開日 2015年1月5日 (4年11ヶ月経過) 公開番号 2015-001436
状態 特許登録済
技術分野 電子回路の試験 電気的特性試験と電気的故障の検出
主要キーワード 共通グラウンド 双方向性結合器 グラウンド基準 端子回路網 規格外れ 電磁放射エネルギー システムグラウンド ショート点
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2015年1月5日)のものです。
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図面 (15)

課題

実際の使用状態を反映した誤動作評価が可能な電気回路評価方法を提供する。

解決手段

本発明に係る電気回路の評価方法は、対象電気回路10をシールド構造110内に配置するとともに、誤動作テスト用のノイズ信号を対象電気回路10に入力し、シールド構造110のグラウンドと対象電気回路10に誤動作テスト用のノイズ信号を入力するノイズ源部20のグラウンドとをショートさせるとともに、対象電気回路10のグラウンドとシールド構造110のグラウンドとは遮断されていることを特徴とする。

概要

背景

従来より、電気回路評価方法として、DPI[direct RF power injection]テストが知られている。

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1や特許文献2を挙げることができる。

概要

実際の使用状態を反映した誤動作評価が可能な電気回路の評価方法を提供する。本発明に係る電気回路の評価方法は、対象電気回路10をシールド構造110内に配置するとともに、誤動作テスト用のノイズ信号を対象電気回路10に入力し、シールド構造110のグラウンドと対象電気回路10に誤動作テスト用のノイズ信号を入力するノイズ源部20のグラウンドとをショートさせるとともに、対象電気回路10のグラウンドとシールド構造110のグラウンドとは遮断されていることを特徴とする。

目的

本発明は、本願の発明者らにより見出された上記の問題点に鑑み、電気回路が実際に使用される状態を反映した誤動作評価が可能な電気回路の評価方法、及び、これにより評価された電気回路を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

対象電気回路シールド構造内に配置するとともに、誤動作テスト用のノイズ信号を前記対象電気回路に入力し、前記シールド構造のグラウンドと前記対象電気回路に誤動作テスト用のノイズ信号を入力するノイズ源部のグラウンドとをショートさせるとともに、前記対象電気回路のグラウンドと前記シールド構造のグラウンドとは遮断されていることを特徴とする電気回路の評価方法

請求項2

前記シールド構造には前記ノイズ源部から前記対象電気回路への同軸ケーブルが貫通しており、前記同軸ケーブルの外部導体は前記シールド構造とショートするとともに前記対象電気回路とは遮断され、前記同軸ケーブルの内部導体は前記対象電気回路に接続されて前記ノイズ信号を入力することを特徴とする請求項1に記載の電気回路の評価方法。

請求項3

前記同軸ケーブルの内部導体は、前記対象電気回路のグラウンドに接続されていることを特徴とする請求項2に記載の電気回路の評価方法。

請求項4

前記ノイズ信号を入力したときに前記対象電気回路が誤動作を起こす電力の大きさの周波数特性を求めることを特徴とする請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載の電気回路の評価方法。

請求項5

電気回路であって、前記電気回路をシールド構造内に配置し、前記シールド構造のグラウンドとショートするとともに前記電気回路のグラウンドとは遮断されるグラウンドを基準に誤動作テスト用のノイズ信号を入力したとき誤動作を起こす電力の大きさの周波数特性とともに提供されることを特徴とする電気回路。

請求項6

対象電気回路を配置するためのシールド構造と、前記シールド構造を貫通する同軸ケーブルと、前記同軸ケーブルにより誤動作テスト用のノイズ信号を前記対象電気回路に入力するノイズ源部とを有し、前記同軸ケーブルは、前記シールド構造とショートするとともに前記対象電気回路とは遮断される外部導体と、前記対象電気回路に接続して前記ノイズ信号を入力するための内部導体とを持つ、ことを特徴とする電気回路の評価装置

技術分野

0001

本発明は、電気回路評価方法に関する。

背景技術

0002

従来より、電気回路の評価方法として、DPI[direct RF power injection]テストが知られている。

0003

なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1や特許文献2を挙げることができる。

先行技術

0004

特開2007−278781号公報
特開2009−210322号公報

発明が解決しようとする課題

0005

従来のDPIテストでは、対象電気回路が実際に使用される状態を反映した誤動作に対する評価ができなかった。

0006

本発明は、本願の発明者らにより見出された上記の問題点に鑑み、電気回路が実際に使用される状態を反映した誤動作評価が可能な電気回路の評価方法、及び、これにより評価された電気回路を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る電気回路の評価方法は、対象電気回路をシールド構造内に配置するとともに、誤動作テスト用のノイズ信号を前記対象電気回路に入力し、前記シールド構造のグラウンドと前記対象電気回路に誤動作テスト用のノイズ信号を入力するノイズ源部のグラウンドとをショートさせるとともに、前記対象電気回路のグラウンドと前記シールド構造のグラウンドとは遮断されていることを特徴とする。

0008

また、本発明に係る電気回路は、前記電気回路をシールド構造内に配置し、前記シールド構造のグラウンドとショートするとともに前記電気回路のグラウンドとは遮断されるグラウンドを基準に誤動作テスト用のノイズ信号を入力したとき誤動作を起こす電力の大きさの周波数特性とともに提供されることを特徴とする。

0009

なお、本発明のその他の特徴、要素、ステップ、利点、及び、特性については、以下に続く実施形態の詳細な説明やこれに関する添付の図面によって、さらに明らかとなる。

発明の効果

0010

本発明によれば、電気回路の端子に誤動作テスト用のノイズ信号を入力する評価方法であることは変えることなく、妨害ノイズである電波に曝される製品レベルでの誤動作評価を行うことが可能となる。

図面の簡単な説明

0011

DPIテストの第1構成例を示すブロック図
DPIテスト結果(誤動作電力周波数特性)の一例を示す図
パラメータ測定の一例を示す図
等価回路化の一例を示す図
AC解析の一例を示す図
誤動作電流電圧周波数特性の一例を示す図
到達電流/電圧周波数特性との比較例を示す図
CIテストの一構成例を示すブロック図
DPIテストの第2構成例を示すブロック図
図9の第2構成例と他の構成例とを比較するための模式図
DPIテストの第3構成例を示す模式図
DPIテストの第4構成例を示す模式図
高周波ノイズ信号のリターンパスを示す模式図
アタッチメントの一構成例を示す模式図

実施例

0012

<DPIテスト(第1構成例)>
図1は、DPIテストの第1構成例を示すブロック図である。DPIテストは、国際電気標準会議IEC[international electrotechnical commission])で標準化された半導体集積回路用EMS[electromagnetic susceptibility]検証法の一つ(IEC62132−4)であり、被試験デバイス10(以下、DUT[device under test]10と呼ぶ)のほか、ノイズ源部20、検知部30、コントローラ40、バッテリ50、及び、電源フィルタ60などを用いて実施される。

0013

DUT10は、対象電気回路11(以下、LSI11と呼ぶ)とこれを搭載したプリント配線基板(PCB[printed circuit board])を含む。もちろん、DUT10としてLSI11単体を用いることも可能である。なお、DUT10は、必ずしも実機デバイスである必要はなく、一般的には試験用模擬デバイスを用いることが多い。

0014

特に、複数LSIの相互比較(例えば、新モデルLSIと旧モデルLSIとの相互比較や、自社LSIと他社コンパチブルLSIとの相互比較)を行う場合には、評価対象となるLSI以外の構成要素(PCBのサイズや配線パターン、ないしは、PCBに搭載されるディスクリート部品の種類や特性など)が共通化された試験用の模擬デバイスを用いることが望ましい。

0015

ノイズ源部20は、DUT10の端子(図1では電源端子VCCを例示)に高周波ノイズ信号(妨害波電力)を注入する主体であり、シグナルジェネレータ21と、RFアンプ22と、双方向性結合器23と、進行波パワーセンサ24と、反射波側パワーセンサ25と、パワーメータ26と、カップリングコンデンサ27と、を含む。

0016

シグナルジェネレータ(SG[signal generator])21は、正弦波状の高周波ノイズ信号を発生する。高周波ノイズ信号の発振周波数振幅は、いずれもコントローラ40によって制御することができる。なお、妨害波パルスの場合、パルスジェネレータPG[pulse generator])、妨害波がインパルスの場合、インパルスジェネレータ(IG[impulse generator]を用いても良い。

0017

RF[radio frequency]アンプ22は、シグナルジェネレータ21で生成された高周波ノイズ信号を所定の利得で増幅する。

0018

双方向性結合器(BDC[bi-directional coupler])23は、RFアンプ22で増幅された高周波ノイズ信号をDUT10に向かう進行波成分とDUT10から戻ってくる反射波成分に分離する。

0019

進行波側パワーセンサ24は、双方向性結合器23で分離された進行波成分の電力測定を行う。一方、反射波側パワーセンサ25は、双方向性結合器23で分離された反射波成分の電力測定を行う。なお、進行波側パワーセンサ24及び反射波側パワーセンサ25への各伝送線路は、いずれも疑似遮断状態(例えば、インピーダンス:50Ω以上、電力通過特性:−20dBm以下)としておくことが望ましい。

0020

パワーメータ26は、進行波側パワーセンサ24で測定された進行波電力と反射波側パワーセンサ25で測定された反射波電力をコントローラ40に送出する。コントローラ40により差分演算することにより、DUT10に対して実際に注入された電力を算出し、その算出結果をコントローラ40に記録する。このように、DUT10への注入電力は、DUT10からかけ離れたパワーメータ26で測定される。従って、DUT10への注入電力を高精度に測定するためには、高周波ノイズ信号伝送時のケーブルロスを極力小さい値(例えば1dB以下)に低減することが望ましい。

0021

カップリングコンデンサ27は、双方向結合器23の出力端とDUT10との間に接続されて、直流成分をカットして交流成分(高周波ノイズ信号)のみを通過させる。なお、図1では、カップリングコンデンサ27をノイズ源部20の構成要素として描写したが、LSI11を搭載したPCB上にセラミックコンデンサを配置して代用する場合も多い。

0022

検知部30は、DUT10の出力波形監視してその監視結果をコントローラ40に送出する。検知部30としてはオシロスコープなどを好適に用いることができる。なお、検知部30の存在がDPIテストに影響を及ぼさないように、高入力インピーダンス(1MΩ)の差動プローブを使用して、DUT10から検知部30への伝送線路を疑似遮断状態とすることが望ましい。

0023

コントローラ40は、DPIテストを統括制御する主体である。DPIテストの実施に際して、コントローラ40は、例えば、DUT10に注入される高周波ノイズ信号の発振周波数を固定したまま、高周波ノイズ信号の振幅(注入電力)を徐々に大きくしていくように、シグナルジェネレータ21を制御する。また、コントローラ40は、上記の振幅制御並行して、検知部30の監視結果に応じたLSI11の誤動作判定(クロック信号のパルス抜けや周波数乱れ出力電圧規格外れ、または、通信エラーなどを起こしたか否かの判定)を行う。そして、コントローラ40は、LSI11の誤動作発生時点におけるパワーメータ26の測定値演算結果(DUT10への注入電力)を取得し、これを現在設定中の発振周波数と関連付けて記憶する。以降も、コントローラ40は、高周波ノイズ信号の発振周波数をスイープしながら上記測定を繰り返すことにより、高周波ノイズ信号の発振周波数と誤動作発生時の注入電力とを関連付けた誤動作電力周波数特性を求める。なお、コントローラ40としては、上記測定をシーケンシャルに実施し得るパーソナルコンピュータなどを好適に用いることができる。

0024

バッテリ50は、DUT10に電力供給を行う直流電源である。例えば、車載用LSIをDPIテストの評価対象とする場合には、バッテリ50として車載バッテリを用いればよい。ただし、DUT10への直流電源としては、バッテリに限らず、商用交流電力から所望の直流電力を生成するAC/DCコンバータなどを用いることも可能である。

0025

電源フィルタ60は、ノイズ源部20からバッテリ50への伝送線路を疑似遮断状態とするための回路部であり、電源インピーダンス安定回路網61及び62(以下、LISN[line impedance stabilization network]61及び62と呼ぶ)を含む。LISN61及び62は、いずれもバッテリ50の見かけ上のインピーダンスを安定化させる。なお、LISN61は、バッテリ50の正極端子(+)とDUT10の電源端子(VCC)との間を結ぶ電源ラインに挿入されており、LISN62は、バッテリ50の負極端子(−)とDUT10のGND端子VEE)との間を結ぶGNDラインに挿入されている。

0026

<DPIテスト結果(誤動作電力周波数特性)>
図2は、DPIテスト結果(誤動作電力周波数特性)の一例を示す図である。なお、本図の横軸は高周波ノイズ信号の発振周波数[Hz]を示しており、縦軸は高周波ノイズ信号の注入電力[dBm]を示している。本図では、DPIテストの結果として高周波ノイズ信号の発振周波数毎にLSI11が誤動作を起こす限界の注入電力がプロットされている(図中の実線を参照)。すなわち、図中の実線は誤動作境界となるので、これより上側の領域(I)は誤動作領域となり、これより下側の領域(II)は正常動作領域となる。

0027

ただし、所定の最大電力(例えば38〜40dBm)を注入しても誤動作を生じなかった発振周波数では、暫定的に上記最大電力がプロットされている(図中の破線を参照)。すなわち、図中の破線は正常動作保証境界となるので、これより上側の領域(III)は保証外領域となり、これより下側の領域(II)は正常動作領域となる。

0028

このように、DPIテストでは、DUT10が誤動作を起こす限界の高周波ノイズ信号の大きさをDUT10に注入される電力で表した誤動作電力周波数特性が求められる。ただし、背景技術の項でも述べたように、誤動作電力周波数特性は取得しやすい情報ではある反面、実際のLSI11で生じる事象を改善するための情報としては扱いにくかった。

0029

そこで、以下では、DPIテストにより上記の誤動作電力周波数特性を求めるステップに加えて、さらに、誤動作電力周波数特性からLSI11が誤動作を起こす限界の高周波ノイズ信号の大きさをLSI11の所定部分に流れる端子電流I_LSIで表した誤動作電流周波数特性及びLSI11が誤動作を起こす限界の高周波ノイズ信号の大きさをLSI11の所定点間に現れる端子電圧V_LSIで表した誤動作電圧周波数特性をそれぞれ求めるステップを有する電気回路の評価方法を提案する。

0030

なお、当該評価方法の実施に際しては、DUT10とLSI11のS[scattering]パラメータを測定してLSI11の等価回路化とそのAC解析を行い、さらに、その解析結果に基づいて端子電流I_LSIと端子電流V_LSIのIB[immunity behavior]モデル化(誤動作電流周波数特性と誤動作電圧周波数特性の取得)を行う。以下では、これらの要素ステップについて順次詳細に説明する。

0031

<Sパラメータ測定>
図3は、Sパラメータ測定の一例を示す図である。Sパラメータとは、DUT10やLSI11の周波数特性を表すパラメータであり、回路網の電力通過特性や電力反射特性を示すものである。例えば、図3で例示したSパラメータ|S11|は、2端子対回路(4端子回路網)において、第1端子から信号を入力したときに同第1端子に反射する信号の割合(反射損失)を示している。2端子対回路では、第1端子の反射損失(|S11|)以外にも、第1端子から第2端子への挿入損失(|S21|)、第2端子から第1端子への挿入損失(|S12|)、及び、第2端子の反射損失(|S22|)が測定される。なお、LSI11については単体のSパラメータを測定すればよく、DUT10についてはLSI実装時のSパラメータを測定すればよい。

0032

<等価回路化>
図4は、等価回路化の一例を示す図である。DUT10とLSI11のSパラメータから、LSI11とこれを搭載するPCBの等価回路化を行う。等価回路化に際しては、例えば、本図で示したように、LSI11を抵抗R、インダクタL、コンデンサCの直列回路とみなしたり、PCBを配線パターンのインダクタLと搭載部品(コンデンサCなど)で表したりすればよい。

0033

<AC解析>
図5は、AC解析の一例を示す図である。LSI11及びこれを搭載するPCBの等価回路に対してAC解析を行う。なお、交流電圧Vs[Vrms]を生成するAC信号源としては、50Ω系の交流電圧源を用いればよい。このとき、LSI11の所定部分に流れる端子電流I_LSI、及び、LSI11の所定点間に現れる端子電圧V_LSIは、それぞれ、次の(1a)式及び(1b)式で示すように、交流電圧Vsの関数として表すことができる。

0034

I_LSI=fI(Vs) …(1a)
V_LSI=fV(Vs) …(1b)

0035

また、AC信号源で生成される交流電圧VsとLSI11への注入電力Piとの間には次の(2)式が成立する。

0036

Pi=Vs2/200 …(2)

0037

従って、(2)式を(1a)式及び(1b)式に各々代入すると、端子電流I_LSI及び端子電圧V_LSIは、それぞれ、次の(3a)式及び(3b)式で示すように、注入電力Piの関数として表すことができる。

0038

I_LSI=fI(Vs)=fI(√(Pi×200))=gI(Pi) …(3a)
V_LSI=fV(Vs)=fv(√(Pi×200))=gV(Pi) …(3b)

0039

なお、端子電流I_LSIが流れる所定部分としては、LSI11の信号入力端子信号出力端子信号入出力端子、電源端子、GND端子、放熱フィン板などを挙げることができる。特に、LSI11の信号入力端子に対して高周波ノイズ信号が入力されると、LSI11に誤動作を生じやすいので、信号入力端子の誤動作電流周波数特性や誤動作電圧周波数特性を求めることは非常に重要である。

0040

<IBモデル化(誤動作電流/電圧周波数特性)>
図6は、誤動作電流周波数特性と誤動作電圧周波数特性の一例を示す図である。先出の(3a)式及び(3b)式にDPIテストの結果(LSI11が誤動作を起こす限界の注入電力Pi)を代入すると、高周波ノイズ信号の発振周波数毎に、LSI11が誤動作を起こす限界の端子電流I_LSIと端子電圧V_LSIが得られる。

0041

このように、本発明に係る電気回路の評価方法において、誤動作電力周波数特性は、DUT10についてのものであるとともに、誤動作電流周波数特性及び誤動作電圧周波数特性は、誤動作電力周波数特性からLSI11についての周波数特性を抽出したものとなっている。その際、上記の誤動作電流周波数特性及び誤動作電圧周波数特性は、DUT10の誤動作電力周波数特性、DUT10の等価回路、及び、LSI11の等価回路に基づいて抽出される。

0042

なお、上記の誤動作電流周波数特性及び誤動作電圧周波数特性に関するデータは、LSI11と共にユーザへ提供するとよい。このようなデータ提供を行うことにより、ユーザは、LSI11の誤動作を容易に回避することが可能となる。

0043

<到達電流/電圧周波数特性との比較>
図7は、図6で示した誤動作電流周波数特性及び誤動作電圧周波数特性(実線)と、到達電流周波数特性及び到達電圧周波数特性(破線)との比較例を示す図である。到達電流周波数特性とは、LSI11を含む測定対象回路ユニットまたはその模擬ユニットに対して所定のイミュニティテスト(詳細は後述)を行なったときにLSI11の所定部分に到達して流れる到達電流I_arrの周波数特性である。一方、到達電圧周波数特性とは、上記のイミュニティテストを行ったときにLSI11の所定点間に到達して現れる到達電圧V_arrの周波数特性である。

0044

このように、本発明に係る電気回路の評価方法は、先に求めたLSI11の誤動作電流周波数特性及び誤動作電圧周波数特性をEMS評価に活用すべく、各々をLSI11の到達電流周波数特性及び到達電圧周波数特性と比較するステップを有する。このような比較を行うことにより、例えば、図7において破線が実線を上回っている発振周波数では、LSI11が誤動作を生じ得ると判断することができる。また、LSI11の各端子毎に上記と同様の比較を行えば、誤動作を生じ得る端子を特定することができるので、速やかに回路設計を改善することが可能となる。

0045

以上により、同一のLSI11を使用している条件であれば、PCBの構造やノイズ注入方法(テスト方法)が変わったとしても、端子電流I_LSIと端子電圧V_LSIを算出することにより、LSI11が誤動作を起こすか否かを推測することが可能となる。

0046

なお、LSI11の到達電流周波数特性及び到達電圧周波数特性は、LSI11を搭載する測定対象回路ユニットの等価回路または模擬ユニットの等価回路に基づいてシミュレーションで求められる。このようなシミュレーションを行う際には、測定対象回路ユニットまたはその模擬ユニットに対して、所定のイミュニティテストを行う必要がある。

0047

例えば、車載用LSIを評価対象とする場合には、上記のイミュニティテストとして、ISO11452に準拠したテストを行うことが望ましい。なお、ISO11452に準拠したテストとしては、ISO11452−2に準拠した放射イミュニティテスト、ISO11452−3に準拠したTEMCELL[transverse electromagnetic cell]テスト、及び、ISO11452−4に準拠したBCI[bulk current injection]テストなどを挙げることができる。また、イミュニティテストとしては、ISO7637やIEC61000−4シリーズに代表される製品イミュニティ試験に準拠したテストを採用してもよい。以下では、BCIテストを例に挙げて詳細な説明を行う。

0048

<BCIテスト>
図8は、BCIテストの一構成例を示すブロック図である。BCIテストは、国際標準化機構(ISO[international organization for standardization])で標準化された車載電子機器向けの狭帯域電磁放射エネルギーによる電気的妨害のためのコンポーネント試験方法の一つ(製品用EMS規格:ISO11452−4)である。

0049

BCIテストは、LSI11を含む測定対象回路ユニット100(またはその模擬ユニット)に対して実施されるテストであり、先のDPIテスト(図1を参照)と同様、DUT10のほか、ノイズ源部20、検知部30、コントローラ40、バッテリ50、及び、電源フィルタ60などを用いて実施される。

0050

測定対象回路ユニット100は、LSI11が搭載される実際の製品(実機)に相当するものであり、先出のDUT10やバッテリ50のほかに、DUT10と電源フィルタ部60との間を電気的に接続する1.5〜2.0m程度のワイヤーハーネス70を含む。なお、ワイヤーハーネス70にはインジェクションプローブ80が挿入されており、ノイズ源部20の50Ω伝送線路28を介してバルク電流が注入される。

0051

なお、測定対象回路ユニット100に対してBCIテストを行った場合、LSI11の到達電流周波数特性及び到達電圧周波数特性は、測定対象回路ユニット100の等価回路に基づいてシミュレーションで求められる。

0052

一方、測定対象回路ユニット100を簡略化した模擬ユニットに対してBCIテストを行った場合、LSI11の到達電流周波数特性及び到達電圧周波数特性は、測定対象回路ユニット100の等価回路と模擬ユニットの等価回路の双方に基づいてシミュレーションで求められる。

0053

なお、上記の等価回路は、測定対象回路ユニット100のSパラメータとLSI11のSパラメータに基づくものである。

0054

このように、本発明に係る電気回路の評価方法は、LSI11を含む測定対象回路ユニット100に対して所定のイミュニティテスト(例えばBCIテスト)を行なったときにLSI11の所定部分に到達して流れる到達電流I_arrを表わす到達電流周波数特性をLSI11の等価回路及び測定対象回路ユニット100の等価回路に基づいてシミュレーションで求めるステップと、同イミュニティテストを行なったときにLSI11の所定点間に到達して現れる到達電圧V_arrを表わす到達電圧周波数特性をLSI11の等価回路及び測定対象回路ユニット100の等価回路に基づいてシミュレーションで求めるステップと、を有する。

0055

<DPIテスト(第2構成例)>
図9は、DPIテストの第2構成例を示すブロック図である。第2構成例は、先の第1構成例と基本的に同一であるが、高周波ノイズ信号をDUT10の端子にグラウンド基準で入力するのではなく、高周波ノイズ信号をDUT10のグラウンド端子VEE自体に入力し、LSI11が誤動作を起こす電力の大きさの周波数特性(誤動作電力周波数特性)を求める点に特徴を有する。そこで、第1構成例と同様の構成要素については、図1と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第2構成例の特徴部分について重点的に説明する。

0056

DPIテストの第2構成例における一つ目の特徴は、LSI11が誤動作を起こすかどうかを検知する検知部30の検知基準グラウンド30aがDUT10のグラウンド端子VEEに対して高インピーダンス部品31で接続されている点である。この高インピーダンス部品31は、抵抗器(例えば10kΩ)、コイルフェライトビーズ等で構成する。

0057

DUT10のグランド端子VEEに高周波ノイズ信号を注入する場合、検知部30の基準電位を得るために検知基準グラウンド30aをDUT10のグラウンド端子VEEに低インピーダンスで接続してしまうと、高周波ノイズ信号が検知部30のグラウンドに分散してしまうので、検知部30の存在がDPIテスト結果に影響を及ぼしてしまう。一方、検知部30のグラウンドをDUT10のグラウンド端子VEEから完全に絶縁してしまうと、DUT10と検知部30のグラウンド電位不一致となるので、出力波形の検出を正しく行うことができなくなる。

0058

そこで、検知部30の検知基準グラウンドとDUT10のグラウンド端子VEEとの間を高インピーダンス部品31で接続した状態(疑似遮断状態)とすることにより、検知部30に向けた高周波ノイズ信号のリークを低減することができるので、上記の問題を解消することが可能となる。

0059

DPIテストの第2構成例における二つ目の特徴は、DUT10に誤動作テスト用の高周波ノイズ信号を入力するノイズ源部20のグラウンド20aがDUT10のグラウンドVEEから直流的に遮断されている点である。つまり、グラウンド20aは、グラウンドVEEとは別ノードとなっている。このような構成を採用することにより、ノイズ源部20のグラウンドVEEに向けた高周波ノイズ信号のリークを防止することが可能となる。

0060

DPIテストの第2構成例における三つ目の特徴は、DUT10に誤動作テスト用の高周波ノイズ信号を入力するノイズ源部20のグラウンド20aが、DUT10に電力供給を行うバッテリ50等の直流電源系のグラウンド50aと別ノードとなっていて遮断されている点である。

0061

図9に示すように、ノイズ源部20のグラウンド20aは、共通グラウンドとなっていて、コントローラ40および検知部30のシステムグラウンド共通電位に置かれる。

0062

なお、上記の誤動作電力周波数特性に関するデータは、LSI11と共にユーザへ提供するとよい。このようなデータ提供を行うことにより、ユーザは、当該データをLSI11の誤動作回避に活用することが可能となる。

0063

図10は、図9の第2構成例と他の構成例とを比較するための模式図である。(X)欄には、第1構成例と同様、グラウンド基準でLSIの出力端子OUT1に高周波ノイズ信号を注入する構成が描写されている。(Y)欄には、アンテナからシャーシに向けて妨害電波を放出することでLSIのグラウンド端子VEEに高周波ノイズ信号を注入する構成が描写されている。(Z)欄には、第2構成例と同様、LSIのグラウンド端子VEE自体に高周波ノイズ信号を注入する構成が描写されている。

0064

(X)欄で示した構成では、LSIのグラウンド端子VEE以外の端子に高周波ノイズ信号を注入した場合の誤動作しか評価することができない。

0065

(Y)欄で示した構成であれば、LSIのグラウンド端子VEEに高周波ノイズ信号を注入した場合の誤動作を評価することができる。ただし、このような構成では、シャーシの存在がDPIテストの結果に影響を及ぼしてしまう。

0066

(Z)欄で示した構成であれば、シャーシの影響を受けることなく、LSIのグラウンド端子VEEに高周波ノイズ信号を注入した場合の誤動作を評価することができる。

0067

<DPIテスト(第3構成例)>
図11は、DPIテストの第3構成例を示すブロック図である。第3構成例も第2構成例と同様にして、高周波ノイズ信号をDUT10のグラウンド端子VEE自体に入力し、LSI11が誤動作を起こす電力の大きさの周波数特性(誤動作電力周波数特性)を求めるものである。第2構成例と同様の構成要素については、図9と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第3構成例の特徴部分について重点的に説明する。

0068

DPIテストの第3構成例では、検知部30が高入力インピーダンス(例えば1MΩ)の差動入力部30bを有し、その一方の入力である第1差動入力30b1にDUT10の検知対象部が接続される。一方、差動入力部30bの他方の入力である第2差動入力30b2にはDUT10のGND端子(VEE)が接続される。これによって、DUT10から検知部30への結合が疑似遮断状態となり、検知部30の存在がDPIテストに影響を及ぼさないようにすることができる。なお、第3構成例の検知部30においては、DUT10と検知部30の検知基準グラウンド電位を一致させる必要がないので、検知部30のグラウンドをDUT10のグラウンド端子VEEから完全に絶縁してよく、検知基準グラウンド30aは適宜の電位に接続される。

0069

<DPIテスト(第4構成例)>
図12は、DPIテストの第4構成例を示す模式図である。第4構成例は、先の第1構成例〜第3構成例と基本的に同一であるが、DUT10がシールド構造110の内部に配置されている点に特徴を有する。そこで、第1構成例〜第3構成例と同様の構成要素については、図1図9、ないし、図11と同一の符号を付すことで重複した説明を割愛し、以下では、第4構成例の特徴部分について重点的に説明する。

0070

DPIテストの第4構成例では、DUT10がシールド構造110の内部に配置されている。シールド構造110は、導体で形成された閉空間であり、例えば、電界シールドとして一般に用いられているシールドルームシールドボックスがこれに相当する。

0071

誤動作テスト用の高周波ノイズ信号は、ノイズ源部20から同軸ケーブル120を介してDUT10に入力される。なお、高周波ノイズ信号を入力したときにDUT10が誤動作を起こす電力の大きさの周波数特性を求める点については、第1構成例〜第3構成例のDPIテストと同様である。

0072

ここで、シールド構造110のグラウンド(シールドルーム壁)とノイズ源部20のグラウンド(GNDA)とは、DC的ないしAC的(RF的)に良好な導通度を持って互いにショートされている。一方、DUT10のグラウンド(GND)とシールド構造110のグラウンド(GNDA)とは、互いに遮断されている。

0073

図12の例に即して具体的に述べると、ノイズ源部20からDUT10に至る同軸ケーブル120は、貫通型コネクタなどを介してシールド構造110を貫通している。同軸ケーブル120の外部導体グラウンド線)121は、シールド構造110とショートされる一方、DUT10とは遮断されている。従って、DUT10に設けられた任意の端子(特にグラウンド端子)に対して高周波ノイズ信号を注入するための条件が満たされる。

0074

一方、同軸ケーブル120の内部導体122は、高周波ノイズ信号の伝送線路としてDUT10に接続されている。このとき、高周波ノイズ信号の注入を受けたPCBの配線パターン(特にGNDパターン)は、放射アンテナ役割を果たす。

0075

このように、第4構成例のDPIテストを実施するための評価装置は、DUT10を配置するためのシールド構造110と、シールド構造110を貫通する同軸ケーブル120と、同軸ケーブル120により誤動作テスト用の高周波ノイズ信号をDUT10に入力するノイズ源部20とを有する。そして、同軸ケーブル120は、シールド構造110とショートするとともにDUT10とは遮断される外部導体121と、DUT10に接続して高周波ノイズ信号を入力するための内部導体122とを持つ。

0076

<高周波ノイズ信号のリターンパス>
図13は、高周波ノイズ信号のリターンパスを示す模式図である。なお、DUT10の内部における大破線矢印は、高周波ノイズ信号が注入される任意の端子(ここではグラウンド端子とする)から一番通りやすい経路を通じてDUT10を通過するノイズ伝搬経路を示している。また、DUT10からシールド構造110に向かう小破線矢印は、電波を介したノイズ伝搬経路を示している。また、シールド構造110に沿った実線矢印は、シールド構造110を経由してノイズ源部20に戻る伝導性妨害ノイズを示している。

0077

DUT10のグラウンドに注入された高周波ノイズ信号は、その発振周波数に応じて一番通りやすい経路を通じてノイズ源部20に戻る。DUT10のグラウンド(GND)とシールド構造110のグラウンド(GNDA)は遮断されているので、相互間は電波によって結合する(図中の小破線を参照)。この電波を介した一番通りやすい経路を通じて形成されるリターンパスが、第3構成例のDPIテストにおける重要な要件となる。

0078

DUT10をシールド構造110で囲まずに実施するDPIテストの場合、DUT10のグラウンド(GND)から放射された電波がノイズ源部20のグラウンド(GNDA)に戻る経路は、テスト環境建造物の構造や電波の伝搬特性など)によって千差万別であり、これがテスト結果に影響を及ぼす。これに対して、DUT10をシールド構造110で囲んで実施するDPIテストであれば、上記リターンパスがシールド構造100を介した経路に固定されるので、テスト環境に依存しないテスト結果を得ることが可能となり、延いては、DUT10の実使用状態を反映した誤動作評価を行うことが可能となる。

0079

なお、上記の誤動作電力周波数特性に関するデータは、LSI11と共にユーザへ提供するとよい。このようなデータ提供を行うことにより、ユーザは、当該データをLSI11の誤動作回避に活用することが可能となる。

0080

<アタッチメント>
図14は、DUT10と同軸ケーブル120との間に挿入されるアタッチメントの一構成例を示す模式図である。(A)欄では、同軸ケーブル120、アタッチメント130、及び、DUT10側に設けられたコネクタ140が互いに分離された状態で描写されている。(B)欄では、アタッチメント130を用いて同軸ケーブル120とコネクタ140とを接続した状態が描写されている。(C)欄では、アタッチメント130を用いることなく同軸ケーブル120とコネクタ140とを直接接続した状態が描写されている。

0081

本構成例のアタッチメント130は、外部導体131と内部導体132を含む。(B)欄で示したように、アタッチメント130を用いて同軸ケーブル120とコネクタ140とを接続した状態において、アタッチメント130の外部導体131は、同軸ケーブル120の外部導体121(GNDA)に導通されることなく、コネクタ140の外部導体141(GND)に導通される。なお、同軸ケーブル120の外部導体121とアタッチメント130の外部導体131とは、フランジ固定用SMA[sub miniature type A]コネクタの対向面間(4mm)で分離すればよい。

0082

一方、アタッチメント130の内部導体132は、一端が外部導体131にショートされており、コネクタ140の内部導体142(信号ライン)に導通されることなく、同軸ケーブル120の内部導体122(ノイズライン)に導通される。なお、外部導体131は、内部導体132とのショート点から開放端までが24mmのオープンスタブとなる。

0083

当該構成のアタッチメント130を用いることにより、極めて容易に、同軸ケーブル120の外部導体121をDUT10と遮断しながら内部導体122をDUT10に接続することが可能となる。

0084

また、(C)欄で示したように、アタッチメント130を用いることなく同軸ケーブル120とコネクタ140とを直接接続すれば、当然のことながら、同軸ケーブル120の外部導体121及び内部導体122と、コネクタ140の外部導体141及び内部導体142との間を相互に接続することが可能となる。

0085

<その他の変形例>
なお、本明細書中に開示されている種々の技術的特徴は、上記実施形態のほか、その技術的創作の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。

0086

本発明は、例えば、車載用LSIのEMS検証を行う際に利用することが可能である。

0087

10被試験デバイス(DUT)
11 対象電気回路(LSI)
20ノイズ源部
21シグナルジェネレータ
22RFアンプ
23双方向性結合器
24進行波側パワーセンサ
25反射波側パワーセンサ
26パワーメータ
27カップリングコンデンサ
28 50Ω伝送線路
30 検知部(オシレータなど)
31高インピーダンス部品
40コントローラ(パソコンなど)
50バッテリ
60電源フィルタ
61、62電源インピーダンス安定回路網(LISN)
70ワイヤーハーネス
80インジェクショントランス
100測定対象回路ユニット
110シールド構造(シールドルーム、シールドボックスなど)
120同軸ケーブル
121外部導体
122内部導体
130アタッチメント
131 外部導体
132 内部導体
140コネクタ
141 外部導体
142 内部導体

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