697 matches
-
a sistemelor embedded Sistemele embedded trebuie să funcționeze fără probleme în sistemele în care sunt inglobate. În anumite situații apar radiații electromagnetice ce pot duce la perturbarea echipamentelor electronice și, deci, și a sistemelor embedded. Aceste perturbații pot fi descărcări electrostatice sau radiații electromagnetice emise de alte echipamente electrice sau electronice. De asemenea, sistemele embedded emit în timpul funcționării radiații electromagnetice ce pot deranja alte echipamente sensibile. Normele în vigoare impun testarea radiațiilor emise și a imunității la perturbații externe a oricărui
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
electronic. Aceste aspecte Țin de domeniul compatibilității electromagnetice (CEMĂ. Fără a fi o descriere teoretică a problemelor CEM, capitolul de față prezintă dezvoltatorului de aplicații embedded tehnicile și mecanismele de rezolvare a aspectelor CEM tipice acestor sisteme. 7.1. Descărcările electrostatice Acumularea de sarcină pe suprafața unui corp modifică potențialul său și câmpul electric din apropiere. Dacă sarcina continuă să crească are loc străpungerea mediului din jurul corpului, fenomen însoțit de radiații emise și conduse. O descărcare electrostatică reprezintă pierderea de sarcină
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
continuă să crească are loc străpungerea mediului din jurul corpului, fenomen însoțit de radiații emise și conduse. O descărcare electrostatică reprezintă pierderea de sarcină ce apare după ce se acumulează o sarcină suficient de mare pe un obiect. Pentru ca un eveniment ESD (Electrostatic Dischargeă să apară este necesar să se genereze anterior sarcină, să se acumuleze și să fie descărcată. Din punctul de vedere al dispozitivelor electronice sensibile, descărcarea electrostatică este un fenomen periculos, cu posibile consecințe catastrofice. Pentru a evalua imunitatea unui
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
necesar să se genereze anterior sarcină, să se acumuleze și să fie descărcată. Din punctul de vedere al dispozitivelor electronice sensibile, descărcarea electrostatică este un fenomen periculos, cu posibile consecințe catastrofice. Pentru a evalua imunitatea unui dispozitiv electronic la descărcări electrostatice apărute în timpul fabricării lui sau montării pe un modul electronic se folosesc mai multe modele -HBM - Human Body Model și CDM - Charged Device Model. Figura 7.1. Schema echivalentă a modelului HBM ([24]Ă Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
2kv ... 15kV Intervalul între 2 impulsuri Minim 1s Polaritatea la fiecare nivel de stres Pozitivă și negativă Capacitatea rețelei 150pF Rezistența rețelei 330Ω Numărul de impulsuri de descărcare Minim 10 Condiția de testare Dispozitiv alimentat Elementele de protecție la descărcări electrostatice integrate în dispozitivele semiconductoare moderne sunt calculate să funcționeze și să reziste la șocurile (supracurent, energie a impulsuluiă prevăzute de standardele ESD la nivel de circuit integrat, și anume HBM și CDM. Pentru suprasolicitările cauzate de impulsul IEC corespunzător descărcărilor
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
integrate în dispozitivele semiconductoare moderne sunt calculate să funcționeze și să reziste la șocurile (supracurent, energie a impulsuluiă prevăzute de standardele ESD la nivel de circuit integrat, și anume HBM și CDM. Pentru suprasolicitările cauzate de impulsul IEC corespunzător descărcărilor electrostatice la nivel de sistem, protecția internă a dispozitivelor semiconductoare este insuficientă și proiectantul sistemului trebuie să ia măsuri la nivelul modulului electronic. Aceste măsuri implică o proiectare judicioasă a plăcii de cablaj imprimat, a structurii mecanice a sistemului și adăugarea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
este insuficientă și proiectantul sistemului trebuie să ia măsuri la nivelul modulului electronic. Aceste măsuri implică o proiectare judicioasă a plăcii de cablaj imprimat, a structurii mecanice a sistemului și adăugarea de componente electronice cu rol de protecție la descărcări electrostatice. Dezvoltarea tehnologiei siliciului, îmbunătățirea fabricației și a controalelor ESD au determinat comisiile de standardizare în domeniul protecției la descărcări electrostatice să conchidă că nivelele de 1kV pentru HBM și 250V pentru CDM sunt suficiente pentru protecția dispozitivelor electronice la ESD
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
plăcii de cablaj imprimat, a structurii mecanice a sistemului și adăugarea de componente electronice cu rol de protecție la descărcări electrostatice. Dezvoltarea tehnologiei siliciului, îmbunătățirea fabricației și a controalelor ESD au determinat comisiile de standardizare în domeniul protecției la descărcări electrostatice să conchidă că nivelele de 1kV pentru HBM și 250V pentru CDM sunt suficiente pentru protecția dispozitivelor electronice la ESD în timpul producției și asamblării. În figura 7.1 se prezintă formele impulsurilor de descărcare electrostatică pentru cele trei modele importante
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
sistem ([24]Ă. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 168 Figura 7.2 Impulsurile de descărcare electrostatică standard la modelele CDM, HBM și IEC Strategiile de protecție la nivel de sistem pentru evitarea descărcărilor electrostatice Țin seama de construcția mecanică, cerințele operaționale și costul total al produsului final. Proiectarea unui sistem rezistent la descărcări electrostatice presupune luarea în considerare a multor elemente, de genul: Carcasă; Proiectarea cablajului imprimat; Căile de descărcare electrostatică; Dispozitivele de protecție
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
de descărcare electrostatică standard la modelele CDM, HBM și IEC Strategiile de protecție la nivel de sistem pentru evitarea descărcărilor electrostatice Țin seama de construcția mecanică, cerințele operaționale și costul total al produsului final. Proiectarea unui sistem rezistent la descărcări electrostatice presupune luarea în considerare a multor elemente, de genul: Carcasă; Proiectarea cablajului imprimat; Căile de descărcare electrostatică; Dispozitivele de protecție ESD din cadrul sistemului; Cablarea și interconectarea elementelor componente ale sistemului; Proiectarea software-ului; Testarea ESD; Evitarea problemelor ESD presupune considerarea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
în considerare a multor elemente, de genul: Carcasă; Proiectarea cablajului imprimat; Căile de descărcare electrostatică; Dispozitivele de protecție ESD din cadrul sistemului; Cablarea și interconectarea elementelor componente ale sistemului; Proiectarea software-ului; Testarea ESD; Evitarea problemelor ESD presupune considerarea efectelor descărcărilor electrostatice de la începutul proiectării structurii de interconectare prin urmarea regulilor de proiectare ce reduc influența ESD. Cheia proiectării protecției contra ESD la nivel de sistem este identificarea punctelor de intrare în sistem a descărcării electrostatice și proiectarea carcasei astfel încât să se
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
problemelor ESD presupune considerarea efectelor descărcărilor electrostatice de la începutul proiectării structurii de interconectare prin urmarea regulilor de proiectare ce reduc influența ESD. Cheia proiectării protecției contra ESD la nivel de sistem este identificarea punctelor de intrare în sistem a descărcării electrostatice și proiectarea carcasei astfel încât să se minimizeze orice descărcare directă sau indirectă. Figura 7.3 prezintă diferite tipuri de carcase și posibilele descărcări electrostatice ce pot să apară în cazul lor. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
protecției contra ESD la nivel de sistem este identificarea punctelor de intrare în sistem a descărcării electrostatice și proiectarea carcasei astfel încât să se minimizeze orice descărcare directă sau indirectă. Figura 7.3 prezintă diferite tipuri de carcase și posibilele descărcări electrostatice ce pot să apară în cazul lor. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 169 Figura 7.3 Descărcări electrostatice în diferite soluții constructive de carcase Cazul (aă reprezintă situația ideală în care carcasa conductivă
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
descărcare directă sau indirectă. Figura 7.3 prezintă diferite tipuri de carcase și posibilele descărcări electrostatice ce pot să apară în cazul lor. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 169 Figura 7.3 Descărcări electrostatice în diferite soluții constructive de carcase Cazul (aă reprezintă situația ideală în care carcasa conductivă este ecranată și împământată corespunzător. Descărcările electrostatice nu au nici o influență asupra sistemului. Din păcate, această soluție nu poate fi pusă întotdeauna în practică. Cazul
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
lor. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 169 Figura 7.3 Descărcări electrostatice în diferite soluții constructive de carcase Cazul (aă reprezintă situația ideală în care carcasa conductivă este ecranată și împământată corespunzător. Descărcările electrostatice nu au nici o influență asupra sistemului. Din păcate, această soluție nu poate fi pusă întotdeauna în practică. Cazul (bă prezintă o descărcare directă; un bloc conductiv al sistemului iese prin carcasă iar descărcarea electrostatică este cuplată în sistem prin acest
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
în practică. Cazul (bă prezintă o descărcare directă; un bloc conductiv al sistemului iese prin carcasă iar descărcarea electrostatică este cuplată în sistem prin acest bloc. O proiectare judicioasă ar lua în considerare ecranarea acestui bloc pentru minimizarea efectului descărcării electrostatice. Cazul (că prezintă o descărcare electrostatică indirectă: câmpurile electromagnetice generate intră în sistem prin găurile din carcasă. Aceste câmpuri pot induce tensiuni/curenți în circuitele interne sau cablurile sistemului (cuplaj cu sistemulă. Minimizarea efectului de cuplaj se face prin creșterea
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
electrostatică în apropierea carcasei de plastic care generează un câmp electromagnetic. Păstrarea unei distanțe suficiente între carcasa non conductivă și electronica din interior ajută la minimizarea efectelor acestui câmp electromagnetic. Deschiderile în carcasă reprezintă o problemă pentru protecția la descărcări electrostatice. Următoarele reguli de proiectare a carcaselor ajută la minimizarea influențelor descărcărilor electrostatice și interferențelor electromagnetice cuplate la sistem prin carcasă: Utilizarea carcaselor cu pereți conductori ce asigură cale de scurgere a sarcinilor electrice spre masă; această cale directă trebuie să
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
unei distanțe suficiente între carcasa non conductivă și electronica din interior ajută la minimizarea efectelor acestui câmp electromagnetic. Deschiderile în carcasă reprezintă o problemă pentru protecția la descărcări electrostatice. Următoarele reguli de proiectare a carcaselor ajută la minimizarea influențelor descărcărilor electrostatice și interferențelor electromagnetice cuplate la sistem prin carcasă: Utilizarea carcaselor cu pereți conductori ce asigură cale de scurgere a sarcinilor electrice spre masă; această cale directă trebuie să fie scurtă și de inductanță scăzută. La carcasele din plastic sau alte
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
acoperit cu un capac/buton de plastic. Figura 7.4 Protecția contra ESD la deschiderile în carcasă - găuri sau LED-uri În cazul utilizării carcaselor din materiale plastice, indicatoarele cu LED-uri sau afișoarele cu cristale lichide expuse la descărcările electrostatice pot forma o cale de descărcare directă spre sistem prin terminalele acestor componente. Situația este mai puțin periculoasă la carcasele de metal, pentru că descărcarea s-ar face în metal și nu în LED-uri sau LCD. Descărcarea poate fi evitată
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
171 figura 7.4. De asemenea, se recomandă reducerea aperturii deschiderilor din carcasă pentru a minimiza cuplajele ESD sau de zgomot electromagnetic prin deschideri în sistem, conform figurii XXX. Proiectarea judicioasă a cablajului imprimat crește semnificativ imunitatea sistemului la descărcări electrostatice. Regulile de proiectare contra ESD sunt similare celor pentru reducerea interferențelor electromagnetice analizate în secțiunea anterioară XXX a acestui capitol dar pot fi menționate și câteva specifice combaterii ESD: Plasarea circuitelor sensibile la ESD în centrul plăcii, departe de margini
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
și câteva specifice combaterii ESD: Plasarea circuitelor sensibile la ESD în centrul plăcii, departe de margini, de cabluri, conectoare și circuitul de alimentare. Utilizarea de componente care să limiteze impulsurile de curent și tensiunile induse ce apar în timpul unei descărcări electrostatice. Aceste componente pot fi pasive (rezistoare serie, condensatoare de decuplare, perle de ferită, varistoare, filtreă sau dispozitive supresoare active ( TVS -Transient Voltage Supressor-, diode, tiristoareă. Alegerea dispozitivului supresor se face în funcție de subcircuitul pe care trebuie să-l protejeze și de
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
decuplare, perle de ferită, varistoare, filtreă sau dispozitive supresoare active ( TVS -Transient Voltage Supressor-, diode, tiristoareă. Alegerea dispozitivului supresor se face în funcție de subcircuitul pe care trebuie să-l protejeze și de nivelul ESD preconizat. Un exemplu de protecție contra descărcărilor electrostatice este prezentat în figura 7.5 ([24]Ă și vizează un modul cu microcontroler alimentat prin cablu, care are semnale de intrare și ieșire și un afișor cu cristale lichide. Figura 7.5 Protecția contra ESD a unui sistem cu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
ESD și trebuie protejate în mod corespunzător pentru ca sistemul să poată trece testele ESD cerute de diferitele certificări necesare lansării pe piață. Capitolul 7 Compatibilitatea electromagnetică a sistemelor embedded Construcția și tehnologia sistemelor embedded 172 Concret, pentru protecția la descărcările electrostatice și supratensiunile de pe linia de alimentare s-au prevăzut un dispozitiv de clampare de tip TVS și un condensator de decuplare în paralel cu alimentarea. Liniile digitale de intrare și ieșire se protejează prin legarea în serie a unor rezistoare
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
obligatorie pentru o eficientă gestiune a versiunilor de software. Metoda prezintă avantajul că operatorul nu necesită o calificare foarte înaltă, dar totuși trebuie să aibă noțiuni elementare de electronică (pentru a nu distruge modulul supus modificării prin descărcări de sarcini electrostatice ESD - Electrostatic Discharge - și a fi capabil să înlocuiască chipurile de memorieă. De asemenea, producătorul trebuie să-și facă stocuri doar pentru chipurile de schimb, celelalte componente ale modulului electronic nemodificându-se. Cipurile pot fi atât memorii ROM cât și
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]
-
o eficientă gestiune a versiunilor de software. Metoda prezintă avantajul că operatorul nu necesită o calificare foarte înaltă, dar totuși trebuie să aibă noțiuni elementare de electronică (pentru a nu distruge modulul supus modificării prin descărcări de sarcini electrostatice ESD - Electrostatic Discharge - și a fi capabil să înlocuiască chipurile de memorieă. De asemenea, producătorul trebuie să-și facă stocuri doar pentru chipurile de schimb, celelalte componente ale modulului electronic nemodificându-se. Cipurile pot fi atât memorii ROM cât și microcontrolere cu
CONSTRUCŢIA ŞI TEHNOLOGIA SISTEMELOR EMBEDDED by Andrei DRUMEA () [Corola-publishinghouse/Science/674_a_1090]