автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.05, диссертация на тему:Воздействие электростатического разряда на функционирование цифровых элементов печатных плат электронных средств

На правах рукописи

ГИЗАТУЛЛИН Зиннур Марселевич

ВОЗДЕЙСТВИЕ ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РАЗРЯДА НА ФУНКЦИОНИРОВАНИЕ ЦИФРОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ ЭЛЕКТРОННЫХ СРЕДСТВ

Специальность 05.13.05 - Элементы и устройства вычислительной техники и систем управления

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Казань 2004

Работа выполнена в Казанском государственном техническом университете им. А. Н. Туполева

Научный руководитель - канд. техн. наук, профессор

Чермошенцев Сергей Федорович

Официальные оппоненты - докт. техн. наук, профессор

Захаров Вячеслав Михайлович

канд. физ.-мат. наук, доцент Ситников Юрий Кириллович

Ведущая организация - Федеральное государственное унитарное

предприятие Федеральный научно-производственный центр «Радиоэлектроника» им. В.И. Шимко

Защита состоится 2004 г. в часов на заседании

диссертационного Совета Д212.079.04 при Казанском государственном техническом университете им. А.Н. Туполева по адресу: 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, 10.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева.

Автореферат разослан " ОЮ^^ф 2004 г.

Ученый секретарь диссертационного совета, канд. техн. наук., доцент

В.А. Козлов

7/уш

1

1. ОБШДЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы

Электронные средства (ЭС) широко применяются в народном хозяйстве, но их экономический эффект существенно снижается из-за проблем с обеспечением электромагнитной совместимости (ЭМС) при воздействии электростатического разряда (ЭСР). До 80 % отказов ЭС, классифицируемых как превышение режима в производстве, и 50 % в эксплуатации бывает обусловлено электрическими перенапряжениями, в том числе и ЭСР. Статическое электричество склонно собираться в самых неожиданных местах, в самые неожиданные моменты времени. Оно невидимо, не имеет запаха и цвета. Однако порой достаточно одного ЭСР, чтобы нарушить функционирование сложнейших ЭС. Экономические потери при этом могут быть значительными. Например, по данным печати, ежегодные затраты электронной промышленности США на ремонт аппаратуры и дополнительное обслуживание ЭС в результате воздействия ЭСР составляют около 10 млрд. дол. По-видимому, потери на самом деле еще больше, так как не "всегда можно точно установить, что причиной отказов является ЭСР.

На устойчивость к воздействию ЭСР должны обратить внимание все разработчики, использующие новейшие достижения технологии интегральных схем и многослойных печатных плат, а также добивающиеся высокой надежности своих изделий и успеха на международном электронном рынке. Из материалов международных симпозиумов по ЭМС последних лет видно, что данным вопросом активно занимаются специалисты из США, Китая, Японии, Германии, Швейцарии и Италии.

В решение задач, связанных с исследованиями воздействия ЭСР, внесли большой вклад российские ученые и специалисты: Кириллов В.Ю. - в области разработки методов и средств исследований и испытаний воздействия ЭСР на бортовые системы космических аппаратов; Файзулаев Б.Н, Логачев В. В, Усанов А. П. - в области экспериментальных исследований воздействия ЭСР на ЭС; Горлов М.И., Андреев А. В. - в области исследований непосредственного воздействия ЭСР на интегральные схемы; Кечиев Л.Н. - в области анализа электромагнитных помех при ЭСР и методов защиты от его воздействия; Каверзнев В.А., Трошева Г.Д. - в области исследований методов и средств защиты полупроводниковых изделий от воздействия ЭСР и Потапов Г.П. - в области электризации летательных аппаратов. Среди зарубежных авторов необходимо отметить работы Ч. Джоввета, В. Бокслейтера, Э. Хабигера и А. Шваба, в которых даны описания некоторых механизмов воздействия и упрощенные аналитические подходы для решения задач, связанных с воздействием ЭСР. Как видим, для большинства перечисленных работ, касающихся анализа воздействия ЭСР на элементы ЭС, наиболее характерным является экспериментальный метод решения данной задачи, упрощение решаемой задачи, множество подходов и методов защиты от непосредственного воздейОТЗШЬиЭСР на цифровые

элементы.

БИБЛИОТЕКА

СОмсИ^г У/! О» К» -¡т гЬО\

Применение экспериментальных исследований и испытание готовых ЭС на воздействие ЭСР не удовлетворяет требованиям сегодняшнего времени, так как не исчерпаны возможности современных методов анализа, которые можно применить еще на этапе разработки ЭС. Однако, даже если разработчик ЭС желает исследовать свое изделие на предмет воздействия ЭСР, он сталкивается с отсутствием инструмента для анализа воздействия ЭСР. Поэтому разработка методики и моделей для анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС, несомненно, актуальна, и это позволит снизить материальные затраты на проектирование и сократить сроки ввода ЭС в эксплуатацию.

Цель и задачи исследования

Целью диссертационной работы является разработка методики анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС для обеспечения электромагнитной совместимости.

В рамках данной цели поставлены следующие задачи:

1. Выявление параметров опасного фактора и исследование механизмов воздействия ЭСР.

2. Исследование методов и систем для анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС. '

3. Разработка моделей и моделирование воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС.

4. Проведение экспериментальных исследований воздействия ЭСР.

Методы исследований

При решении поставленных задач использовались методы теории электромагнитного поля и анализа электромагнитных процессов, теории электромагнитной совместимости, а также экспериментальные исследования.

Научная новизна

К основным научным результатам, которые получены лично автором, включены в диссертацию и представляются к защите, относятся:

- методика анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС;

- обоснование возможности и необходимости анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат на этапе разработки ЭС;

- классификация механизмов воздействия ЭСР;

- модели для анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС;

- результаты моделирования воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС.

Достоверность результатов

Достоверность результатов, представленных в работе, подтверждается согласованностью результатов с известными экспериментальными данными, опубликованными в отечественной и зарубежной литературе, обоснованным выбором методов исследований, адекватностью математических моделей,

результатами экспериментальной проверки методики и моделей.

Практическая ценность

Практическая ценность работы заключается в предложенной методике, которая может быть использована на этапе разработки ЭС и тем самым позволяет предотвратить возможные нежелательные последствия воздействия ЭСР на этапе обязательного испытания. Это позволит снизить затраты и сократить сроки разработки ЭС с учетом требований ЭМС при воздействии ЭСР.

Реализация результатов работы

Результаты диссертационной работы внедрены на двух предприятиях, а также используются в учебном процессе по специальности 2205 "Проектирование и технология электронно-вычислительных средств" КГТУ им. А.Н. Туполева, что подтверждается документами о внедрении.

Апробация работы

Основные положения диссертационной работы докладывались и обсуждались на 5 Международных, 10 Российских и 3 иных симпозиумах и конференциях. В том числе на: IV и V Международных симпозиумах "Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология" (Санкт-Петербург, 2001;- 2003); Международной научно-технической конференции "Проектирование и эксплуатация электронных средств" (Таганрог, 2000); Международной научно-технической конференции "Автомобиль и техносфера" (Казань, 2003); Международной молодежной научно-технической конференции 'XXVI Гагаринские чтения" (Москва, 2000); VI Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов" (Санкт-Петербург, 2000); VII Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость" (Санкт-Петербург, 2002); \Ш Российской научно-технической конференции "Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность" (Санкт-Петербург, 2004); Всероссийском симпозиуме "Проблемы электромагнитной совместимости технических средств" (Москва, 2002); Всероссийской научно-технической конференции "Интеграция образования, науки и производства — главный фактор повышения эффективности инженерного образования" (Казань, 2000) и т.д.

Публикации

Основные научные и практические результаты диссертационной работы опубликованы в 24 печатных работах, в том числе в 4 статьях, 9 научных докладах, И тезисах докладов (см. перечень публикаций в конце автореферата).

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка литературы. Работа выполнена на 167 страницах, включает 13 таблиц и 92 рисунка. Библиографический список состоит из 147 наименований.

2 . ОСНОВНОЕСОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность проблемы ЭМС цифровых элементов печатных плат ЭС при воздействии ЭСР. Формулируются защищаемые научные положения, описывается структура диссертации и ее краткое содержание по главам.

В главе 1 "Электромагнитная совместимость цифровых элементов печатных плат электронных средств" рассмотрены электромагнитные помехи в печатных платах ЭС, исследована сущность, механизмы возникновения и параметры опасного фактора статического электричества.

Закон Российской Федерации "О техническом регулировании" и Технический регламент "Об электромагнитной совместимости" определяют электромагнитную совместимость технических средств как "способность технических средств функционировать удовлетворительно в их электромагнитной обстановке, не создавая недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам". С целью классификации электромагнитных помех, характеризующих электромагнитную обстановку в местах размещения технических средств, нормативными документами установлены категории и виды электромагнитных помех. Среди прочих электромагнитные помехи от ЭСР выделены в отдельную категорию. Это говорит о том, что помехи, создаваемые ЭСР, имеют специфические свойства.

Неуклонное увеличение быстродействия и степени интеграции элементной базы обусловливают изменение методов разработки ЭС, что, . несомненно, требует использования более совершенных математических моделей, основанных на принципах анализа электромагнитных процессов и теории электромагнитного поля. В этом случае необходимо рассматривать следующие типы электромагнитных помех: задержки сигналов и искажения их формы при распространении по межсоединениям; отражения сигналов в межсоединениях от несогласованных нагрузок и неоднородностей; перекрестные помехи между сигнальными межсоединениями; помехи по цепям питания и заземления; наводки от внешних электромагнитных полей; электромагнитное излучение; СВЧ-помехи; помехи, обусловленные разрядом статического электричества.

Сущность образования статического электричества заключается в проявлении эффекта поляризации вещества. Статическое электричество может находиться в двух состояниях: либо в виде неподвижного скопления зарядов, либо в виде тока. Само по себе существование в неподвижном состоянии редко создает проблемы ЭМС, проблемы возникают при быстром разряде между заряженными телами, во время которого появляется импульс тока с временем нарастания в наносекундном или субнаносекундном диапазоне и величиной до нескольких десятков ампер. Он имеет сложную форму и основной частотный спектр до 1 ГГц.

В зависимости от параметров источника ЭСР среди форм токов ЭСР качественно можно выделить два типа в виде суммы двух затухающих экспоненциальных характеристик; экспоненциально-затухающей синусоиды.

Для сертификации ЭС введены нормативные документы, которые регламентируют значение параметров источника и устанавливают требования к форме тока разряда. Требования ГОСТ Р 51317.4.2-99 устанавливают для генератора-имитатора ЭСР: разрядное сопротивление R = 330 Ом, разрядную емкость 150 пФ и фронт нарастания тока 0,7 - 1 нсек.

На сегодняшний день на практике анализ воздействия ЭСР на ЭС осуществляется путем физических испытаний. При физических испытаниях в качестве источников ЭСР применяются генераторы-имитаторы ЭСР. Экспериментальный метод исследования воздействия ЭСР имеет множество существенных недостатков: разряд в воздушной среде нестабилен из-за зависимости его временных характеристик от параметров воздуха (влажность, давление) и скорости сближения, что снижает воспроизводимость результатов испытаний; имитатор содержит высоковольтный источник напряжения, что требует принятия специальных мер по защите от его влияния; существенные материальные и финансовые затраты на проведение испытания; на этапе разработки невозможно прогнозировать последствия воздействия ЭСР и принять необходимые меры заранее, тем самым предотвратив создание ЭС, неспособных выполнять свои функции при воздействии ЭСР и т.д.

На основе проведенного анализа сформулирована цель и задачи исследования.

Глава 2 "Методы анализа и моделирование воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат электронных средств" включает выбор и обоснование метода и системы исследования, проведение классификации помех и механизмов воздействия ЭСР, разработку моделей воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат при простой конфигурации пути тока разряда.

Немногие решения для электромагнитных процессов при ЭСР можно выделить в аналитическом виде через обычные функции. Отдельные авторы предлагают лишь расчет величины наводимой помехи, но, как показывают экспериментальные исследования, данный подход сильно упрощен и может быть применен только для ограниченного типа разрядов без учета реальной конфигурации печатных плат и самого ЭС.

При решении задачи воздействия ЭСР численными методами необходимо рассмотреть возможность решения данной задачи двумя способами: анализом на основе теории цепей и анализом на основе теории поля. Системы схемотехнического моделирования, основанные на решении задач в области теории цепей, позволяют упрощать задачу и могут быть применены для случая простой конфигурации пути тока разряда, т.е. когда путь определен и его можно представить в виде линии. Данные случаи типичны, когда источником излучения являются межсоединения в печатной плате или специальная пластина связи, как в случае испытаний на воздействие ЭСР, установленных требованиями ГОСТ Р 51317.4.2-99. В литературе обосновано, что, несмотря на такое упрощенное представление, эта модель дает результаты, достаточно хорошо согласующиеся с измерениями внутри корпусов ЭС.

На основе выполненного сравнения методов анализа электромагнитных

процессов (методы нормальных волн в частотной и временной области, метод функций Грина, метод пошагового продвижения во времени) можно заключить, что наиболее подходящим, позволяющим анализировать межсоединения с потерями и без, с нелинейными и произвольными нагрузками, в реальном временном масштабе и за приемлемое машинное время, является метод Эйлера, являющийся частной реализацией метода продвижения по времени. Далее рассмотрены несколько систем схемотехнического моделирования, и для исследовательских целей выбран программный комплекс (ПК) схемотехнического моделирования ПА-9. Основу комплекса составляют программные средства, позволяющие выполнять автоматическое формирование систем обыкновенных дифференциальных уравнений по графическому описанию моделируемого объекта и их решение численными методами (метод Эйлера, метод трапеций). В ПК ПА-9 разработаны компонентные модели, в которых реализованы взаимные связи между контурами введением индуктивных и емкостных элементов связи. При этом модель аппроксимирует часть участка контура, образованного при воздействии ЭСР и контура в печатной плате ЭС.

Для проведения целостного анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС в работе предложена классификация электромагнитных помех, образованных при ЭСР, и механизмов их воздействия на цифровые элементы печатных плат.

1. Непосредственное воздействие ЭСР на входы цифрового элемента. При этом, если требуется расчет на повреждение полупроводниковых структур цифровых элементов, имеются отработанные методы и алгоритмы данного анализа, например с использованием кривой Бунша-Белла. Если напряжение воздействующего ЭСР недостаточно для повреждения полупроводниковой структуры, может произойти ложное срабатывание цифрового элемента.

2. Прямое воздействие ЭСР на ЭС. При этом ЭСР может воздействовать на любую точку или поверхность ЭС, которые доступны обслуживающему или эксплуатирующему персоналу. В этом случае образование помехи обусловлено непосредственно током разрядного промежутка ЭСР. Этот случай характерен для ЭСР между диэлектрическими телами.

3. Прямое воздействие ЭСР на ЭС, и помеха обусловлена токами растекания по некоторым проводящим элементам конструкции ЭС (например, по корпусу ЭС).

4. Косвенное воздействие ЭСР. В данном случае ЭСР происходит на другие близлежащие изолированные объекты. При этом непосредственным источником электромагнитной помехи также является ток искрового промежутка.

5. Косвенное воздействие ЭСР на ЭС и помеха обусловлена токами растекания по некоторым проводящим элементам объекта, на который воздействует ЭСР. Например, этими объектами могут быть другие ЭС, металлические конструкции или используемые при испытаниях ЭС металлические пластины связи.

После анализа данных механизмов выявлено, что наиболее опасными для

функционирования ЭС являются механизмы №1, №3 и №5. Во первых, в механизмах №2 и №4, как утверждают многие авторы, непосредственным источником электромагнитной помехи является искровой промежуток, длина искры которого колеблется от долей до нескольких миллиметров, т.е. непосредственно излучающая часть имеет весьма маленькие размеры по сравнению с элементами конструкции, по которым проходят токи растекания. Во вторых, для случая с токами растекания форма тока имеет сложный колебательный характер.

В ПК ПА-9 разработаны компонентные модели для реализации воздушного и контактного разряда с воздействием источника ЭСР с различными параметрами. Для получения формы тока, установленного в ГОСТ Р 51317.4.2-99, в ПК ПА-9 была разработана модель, которая более детально учитывает параметры генератора-имитатора ЭСР.

Предложенное в работе применение метода Эйлера и компонентные модели, позволяющие провести анализ воздействия ЭСР на ПК ПА-9, наглядно демонстрируют поведение тока ЭСР и наведенные помехи на различных контурах, в том числе и в печатных платах. В качестве примеров для анализа помех при ЭСР с простой конфигурацией пути тока использовались схемы экспериментов, приведенные в материалах международных симпозиумов по ЭМС (ЕМС-2002, Minneapolis; EMC-2003, Boston) (рис. 1).

Сравнение с экспериментальными данными показывает, что результат, полученный при моделировании, достаточно точно описывает поведение тока ЭСР и имеет погрешность по амплитуде помехи не более ± 22 %. При этом результаты совпадают по виду колебательного характера помехи (рис. 2).

Вертикальная

Возвратный проводник

Рис. 1. Анализ помех при ЭСР на вертикальную пластину связи

Рис. 2. Помеха от воздействия ЭСР на вертикальную пластину связи (моделирование - сплошная линия; эксперимент - прерывистая линия)

Полученные результаты: подтверждают, что данный метод анализа дает адекватные результаты, и на этом основании разработана модель для анализа помех в реальных контурах печатной платы. Результаты моделирования включают графики помех, наведенные на контуре печатной платы при величине воздействия источника ЭСР от 2 кВ до 8 кВ на изолированную и заземленную пластину связи, что более соответствует реальной ситуации. При этом во втором случае амплитуда помехи больше на 17 % и имеет сильно выраженный колебательный характер. Также проведено исследование зависимости помех при ЭСР от длины контура в печатной плате.

В главе 3 "Моделирование воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат электронных средств на основе теории поля" осуществляется выбор и обоснование метода и системы моделирования воздействия ЭСР на основе теории поля. Приводится описание решения задачи воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС методом моментов. Разработаны модели для анализа помех в печатных платах при воздействии ЭСР на корпус ЭС. Предложена методика анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС.

В общем случае, когда ЭСР воздействует на корпус ЭС, путь тока нельзя представить в виде одной линии. Также при этом необходимо учитывать конфигурацию корпуса и наличие отверстий в корпусе ЭС, которые являются главными причинами проникновения энергии разряда вовнутрь и воздействия на цифровые элементы печатных плат. Поэтому, применяя численные методы на основе теории поля, не делая заранее никаких предположений о том, какое распределение тока разряда и какие полевые взаимодействия наиболее значимы, можно осуществлять анализ всей геометрии исследуемой задачи полностью.

В данной работе после сравнения несколько методов (метод конечных разностей, конечных и граничных элементов, TLM метод и метод моментов), учитывая большие размеры, сложную конфигурацию и неоднородность области решения задачи анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат, предлагается применить метод моментов. Преимуществом метода является умеренные требования по объему памяти и времени решения задачи, очень высокая универсальность и малая предварительная аналитическая работа при его применении.

В основе метода моментов - решение интегрального уравнения, которое является обобщенной формой интегрального уравнения электрического поля £® для неизвестного тока Js:

лх£'(г) = -ях )JSV W+Ztn xJs, О)

где п - внешний вектор, нормальный к поверхности 5; Z, - поверхностный импеданс; г - система полярных координат; С?£(г(г!) - функция Грина.

Функция Грина С/£(г|г') известна для простых форм, например, для прямоугольной площадки - это диаграмма направленности поля источника, близкого к точечному. Знак интегрирования в (1) - это суммирование полей от всех площадок, по которым текут токи. В методе моментов интегральное уравнение (1) преобразовывается в систему алгебраических уравнений, которая решается численно прямым методом.

При выборе системы моделирования из рассмотренных была выбрана система электромагнитного моделирования Microwave Office 2002, которая представляет собой полностью интегрированный пакет программ для трехмерного электромагнитного моделирования многослойных структур на основе метода моментов.

На основе метода моментов и системы разработаны модели воздействия ЭСР на корпус ЭС, основанные на схеме экспериментов, приведенных из материалов международных симпозиумов по ЭМС (ЕМС-2002, Minneapolis; ЕМС-2003, Boston) (рис. 3).

Рис. 3. Модель воздействия ЭСР на корпус ЭС

Например, при напряжении воздействия ЭСР 1 кВ, осциллограмма тока разряда на входе в корпус ЭС представлена на рис. 4, а помеха на контуре размером 40x40 мм внутри ЭС приведена на рис. 5.

Рис. 5. Помеха на контуре внутри корпуса ЭС (моделирование - сплошная линия, эксперимент - прерывистая линия)

Сравнивая полученные результаты: моделирования с экспериментальными данными, можно утверждать, что моделирование адекватно отражает реальные процессы при воздействии ЭСР на корпус ЭС. Для анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат была разработана модель на основе метода моментов и получены результаты в виде электромагнитных помех на входе цифровых элементов.

Проведенное исследование по воздействию ЭСР на цифровые элементы!

печатных плат ЭС обусловливает необходимость создания методики для анализа нежелательного воздействия данного явления. В работе предлагается следующая методика анализа воздействия ЭСР (рис. 6).

I. Определить степень жесткости испытаний на воздействие ЭСР. Данный пункт предполагает аргументированный выбор величины воздействия источника ЭСР, так как они отличаются в несколько раз.

II. Определить исходные данные для проектирования ЭС. Данный этап при анализе воздействия ЭСР на ЭС предполагает получение ответов на следующие вопросы: 1) Каков тип, конфигурация и размеры корпуса ЭС? 2) Каков материал (металлический, пластмассовый и др.) корпуса ЭС? 3) Где и какого размеры сделаны отверстия различного назначения в корпусе ЭС? 4) Где располагается печатная плата (или платы) внутри корпуса ЭС? 5) Тип и конфигурация применяемой печатной платы (одно-, двух- или многослойная)? 6) Тип применяемой элементной базы (ЭСЛ, ТТЛ, КМОП и т.д.).

III. Определить конфигурацию и выявить наиболее критичные межсоединения в печатной плате ЭС на основе результатов моделирования приведенных в главе 3. Для этого необходимо использовать следующие исходные данные: 1) длина межсоединения в печатной плате; 2) расстояние исследуемого межсоединения до обратного проводника (в случае многослойной печатной платы до плоскости заземления); 3) расстояние от межсоединения до корпуса ЭС; 4) расположение межсоединения по отношению к конструкционным отверстиям в корпусе.

IV. Выявить наиболее возможные и опасные механизмы воздействия ЭСР на элементы печатных плат ЭС (на основе классификации в главе 2).

V. Провести оценку сложности возможной конфигурации пути тока ЭСР и выбрать VI или VII пункт.

VI. Если путь тока разряда имеет простую конфигурацию, предлагается применить анализ на основе теории цепей, в частности на ПК ПА-9. Данные модели учитывают размеры и расположение межсоединений по отношению к источнику помех при ЭСР.

VII. Если путь тока ЭСР имеет произвольную конфигурацию, предлагаются модели на основе метода моментов, реализованные в Microwave Office 2002. При этом модели учитывают конфигурацию корпуса ЭС, отверстия в корпусе и реальную конструкцию печатной платы.

VIII. Результаты, полученные путем моделирования, сравнить с требованиями динамической помехоустойчивости конкретных типов цифровых элементов, после чего сделать заключение о работоспособности анализируемого ЭС при воздействии ЭСР определенного уровня.

Если функционирование ЭС при ЭСР нарушается, для снижения помех в печатных платах предлагаются основные направления по трем уровням.

Первый уровень: изменить конфигурации проводника в печатной плате (уменьшить длину критичного проводника; изменить положение относительно конструкционных отверстий в корпусе ЭС и размещение проводников по различным слоям печатной платы, т.е. наиболее критичные проводники должны быть расположены во внутренних слоях).

Рис. 6. Методика анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС

Второй уровень: изменить конструкцию печатной платы (например, ввести дополнительный внешний слой земли);

Третий уровень: изменить исходные данные по проектированию ЭС (увеличить расстояние от печатной платы до корпуса ЭС; уменьшить размеры и положения конструкционных отверстий в корпусе ЭС; применить специальные уплотнители и СВЧ-соединения с целью восстановления целостности экрана или корпуса; применить отдельное экранирование печатных плат).

В работе рассматриваются ряд практических примеров анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат, наглядно иллюстрирующие возможности предложенной методики. Сравнения максимальной амплитуды и длительности помех, при исследуемом уровне воздействия ЭСР, позволяют утверждать, что данные параметры находятся на границе требований динамической, помехоустойчивости для цифровых элементов ЭСЛ-типа и могут привести к ложному срабатыванию цифрового элемента на печатной плате.

В главе 4. "Экспериментальные исследования воздействия электростатического разряда" формулируется цель проведения эксперимента: подтверждение правильности предложенной в данной работе методики анализа воздействия электромагнитных помех при ЭСР, а также проверка адекватности моделей, реализованных в методике. Представляется обзор публикаций по экспериментальным исследованиям разрядного тока, электрических и магнитных полей, помех в исследуемых контурах при воздействии ЭСР на различные объекты, в том числе и на корпус ЭС.

Эксперимент проводился на специальном стенде при различных напряжениях воздействия упрощенного генератора-имитатора ЭСР. Помехи регистрировались с помощью запоминающего осциллографа С7-8 в исследуемых контурах с различной площадью. При измерениях помех от ЭСР преднамеренно уменьшалось расстояние между источником помех и принимающим контуром и увеличивалась его площадь. В работе приводятся измеренные осциллограммы напряжения воздействия ЭСР и регистрируемой помехи, а также зависимости величин помех от напряжения источника ЭСР и площади приемного контура.

В эксперименте зафиксированы довольно значительные по амплитуде (550 мВ) и быстротечные по времени (10 нс) электромагнитные помехи при воздействии ЭСР. Хотя в эксперименте преднамеренно создавались условия, повышающие уровни электромагнитных помех, необходимо учитывать, что при реальных испытаниях требования, установленные ГОСТ Р 51317.4.2.-99, намного жестче по сравнению с проведенным экспериментом по величине напряжения воздействия (при рекомендуемом контактном разряде до 8 кВ) и фронт нарастания тока ЭСР не более 0,7-1 нс. Поэтому проведенные экспериментальные исследования подтверждают необходимость выявления критичных ситуаций по электромагнитным помехам при воздействии ЭСР.

Сравнение результатов моделирования и экспериментальных исследований показывают, что форма, полярность и амплитуда напряжения

воздействующего источника ЭСР и электромагнитных помех хорошо согласуются. Результаты, полученные моделированием, во всех случаях больше экспериментальных исследований, что говорит о одинаковом влиянии принятых упрощений и позволяет использовать предложенную методику для определения максимальной границы величины электромагнитных помех при воздействии ЭСР. Оценка точности методики приведена в таблице.

Максимальная погрешность анализа воздействия ЭСР (по амплитуде помехи)

Моделирование Эксперимент

Pomraerenke D., ЕМС-2002, Minneapolis Huang Y., EMC-2003, Boston Centola F., EMC-2003, Boston автора

на ПК ПА-9 ±22% ±20% - ±29%

на Microwave Office 2002 ±13% ±12% ±15% ±24%

III. ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. Разработана методика анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат, которая позволяет обеспечить электромагнитную совместимость разрабатываемых ЭС.

2. Выявлены параметры опасного фактора и механизмы воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат.

3. Обоснован выбор методов и систем для анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат.

4. Разработаны модели, и проведено моделирование воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат при простой конфигурации пути тока разряда. Погрешность моделирования ± 22 %.

5. Разработаны модели и проведено моделирование воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат при произвольной конфигурации пути тока разряда на основе метода моментов. Погрешность моделирования ±15%.

6. Проведены экспериментальные исследования воздействия ЭСР, которые подтвердили адекватность разработанной методики и моделей.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

Статьи

1. Чермошенцев С.Ф., Гизатуллин З.М. Моделирование влияния разряда статического электричества на элементы печатных плат электронных средств // Вестник КГТУ им. А.Н. Туполева. 2000. № 2. С. 22-26.

2. Гизатуллин З.М Частотный анализ воздействия электростатического разряда на элементы печатных плат//Технологии ЭМС. 2004. № 1. С. 47-51.

3. Гизатуллин З.М. Моделирование поведения цифровых элементов при воздействии электростатического разряда // Электронное приборостроение. 2002. №26. С. 98-107.

4. Гизатуллин З.М. Сравнительный анализ воздействия электроста-

тического разряда на цифровые элементы печатных плат // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. М.: Изд-во Мое. гос. ин-та электроники и математики, 2002. С. 52-57.

Научные доклады

5. Чермошенцев С.Ф., Гизатуллин З.М. Анализ восприимчивости цифровых элементов электронных средств к электростатическому разряду // Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология: Сб. науч. докл. IV Междунар. симпозиума. СПб., 2001. С. 150-154.6. Гизатуллин З.М. Анализ частотного спектра косвенного воздействия электростатического разряда на элементы печатных плат электронных средств // Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология: Сб. науч. докл. V Междунар. симпозиума. СПб., 2003. С. 286-289.

7. Гизатуллин З.М. Анализ воздействия электростатического разряда: один из аспектов проблемы ЭМС в автотранспортных средствах // Автомобиль и техносфера: Сб. докл. III Междунар. науч.-техн. конф. Казань, 2003. С.619-624.

8. Чермошенцев С.Ф., Гизатуллин З.М. Исследование влияния разряда статического электричества на элементы печатных плат // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов: Сб. докл. VI Рос. науч.-техн. конф. СПб., 2000. С. 255-259.

9. Гизатуллин З.М. Факторное моделирование влияния электростатического разряда на элементы печатных плат электронных средств // Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность: Сб. докл. VII Рос. науч.-техн. конф. СПб., 2002. С. 314-319.

10. Гизатуллин З.М., Чермошенцев С.Ф. Моделирование воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат электронных средств методом моментов // Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность: Сб. докл. VIII Рос. науч.-техн. конф. СПб., 2004. С. 364-368.

11. Гизатуллин З.М. Методика анализа воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат // Электромагнитная совместимость технических средств и электромагнитная безопасность: Сб. докл. VIII Рос. науч.-техн. конф. СПб., 2004. С. 359-363.

12. Гизатуллин З.М. Исследование наведенных помех в печатных платах от электростатического разряда в зависимости от параметров разрядной цепи // Проблемы электромагнитной совместимости технических средств: Сб. докл. Всерос. симпозиума. М., 2002. С. 65-67.

13. Чермошенцев С. Ф., Гизатуллин 3. М. Моделирование прямого и косвенного влияния разряда статического электричества на цифровые элементы печатных плат // Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. тр. конф. М., 2000. С. 47-51.

Тезисы докладов

14. Чермошенцев С.Ф., Гизатуллин З.М. Моделирование непосредственного и косвенного влияния разряда статического электричества на элементы печатных плат // Проектирование и эксплуатация электронных средств: Тез.

докл. Междунар. науч.-техн. конф. Таганрог, 2000. С. 143.

15. Гизатуллин 3. М. Анализ влияния разряда статического электричества на элементы цифровых печатных плат // XXV! Гагаринские чтения: Тез. докл. Междунар. молодеж. науч.-техн. конф. Т.2. М., 2000. С. 404.

16. Чермошенцев С.Ф., Гизатуллин З.М. Моделирование влияния статического электричества на элементы цифровых электронных средств // Интеграция образования, науки и производства — главный фактор повышения эффективности инженерного образования: Тез. докл. Всерос. науч.-метод. конф. Казань, 2000. С. 491.

17. Гизатуллин З.М. Разработка моделей для анализа влияния разряда статического электричества на элементы печатных плат //IX Туполевские чтения студентов: Тез. докл. Всерос. науч.-техн. конф. Т.2. Казань, 2000. С. 63.

18. Гизатуллин З.М. Исследование непосредственного и косвенного воздействия электростатического разряда на цифровые элементы электронных средств// VI Королевские чтения: Тез. докл. Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. Самара, 2001. С. 69.

19. Гизатуллин З.М. Анализ воздействия электростатического разряда на кабельные линии связи // Будущее технической науки: Тез. докл. III Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. Н. Новгород, 2004. С. 25.

20. Гизатуллин З.М., Софронова В.В. Моделирование работы встроенных защитных структур цифровых элементов при воздействии электростатического разряда // Будущее технической науки: Тез. докл. III Всерос. молодеж. науч.-техн. конф. Н. Новгород, 2004. С. 26.

21. Гизатуллин З.М. Анализ эффективности работы встроенных защитных схем интегральных схем при воздействии электростатического разряда // Инновации в науке, технике, образовании и социальной сфере: Тез. докл. Всерос. молодеж. науч.-практ. конф. Казань, 2003. С. 85.

22. Гизатуллин З.М. Анализ результатов воздействия электростатического разряда на цифровые элементы электронных средств // VII науч.-практ. конференция молодых ученых и специалистов Республики Татарстан: Тез. докл. Казань, 2001. С. 35.

23. Гизатуллин З.М. Оценка работы цифровых элементов при воздействии электростатического разряда // 50 лет факультету автоматики и электронного приборостроения: Тез. докл. науч.-техн. конф. Казань, 2001. С. 10—11.

24. Гизатуллин З.М. Анализ влияния разряда статического электричества на элементы печатных плат // Университетская науч.-техн. конф. студентов: Тез. докл. Казань, 1999. С. 45.

Формат 60x84 1/16. Бумага офсетная. Печать офсетная. Печ.л. 1,0. Усл. печ. л. 0,93. Усл.кр.-огг. 0,98. Уч.-изд л. 1,0. Тираж 100. Заказ Д209.

Типография Издательства Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева 420111, Казань, К. Маркса, 10

№18 9 9 0

РНБ Русский фонд

2005-4 15802

Введение

ГЛАВА 1. Электромагнитная совместимость цифровых элементов печатных плат электронных средств.

1.1. Задачи электромагнитной совместимости в печатных платах

1.2. Статическое электричество и его опасные факторы.

1.3. Постановка задачи.

Выводы по главе 1.

ГЛАВА 2. Методы анализа и моделирование воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат электронных средств.

2. 1. Методы и системы анализа электромагнитной совместимости печатных плат при воздействии электростатического разряда.

2.2. Классификация механизмов и разработка моделей воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат.

2.3. Результаты моделирования воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат.

Выводы по главе 2.

ГЛАВА 3. Моделирование воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат электронных средств на основе теории поля

3.1. Методы и системы анализа электромагнитной совместимости печатных плат при воздействии электростатического разряда.

3.2. Метод моментов для моделирования воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат.

3.3. Результаты моделирования воздействия электростатического разряда на цифровые элементы печатных плат.

3.4. Методика анализа воздействия электростатического разряда на функционирование цифровых элементов печатных плат

Выводы по главе 3.

ГЛАВА 4. Экспериментальные исследования воздействия электростатического разряда

4.1. Цель и сложность эксперимента.

4.2. Схема эксперимента.

4.3. Результаты эксперимента.

Выводы по главе 4.

По мере расширения применения разнообразных электронных средств (ЭС), возрастания их мощности и быстродействия, и при увеличении интенсивности и разновидностей окружающих электрических, магнитных и электромагнитных полей обостряется проблема электромагнитной совместимости (ЭМС). На начальном этапе развития ЭС при относительно низком быстродействии элементной базы и относительно невысокой сложности, проблемы электронного конструирования не стояли так остро и само конструирование изделия сводилось в основном к обеспечению технологичности и механической прочности. На сегодняшний день, проблема обеспечения ЭМС ЭС становятся важнейшей задачей конструирования ЭС [10, 25, 88, 99].

Актуальность этих задач на современном этапе развития ЭС обусловлена следующими основными причинами:

- повышением быстродействия полупроводниковых приборов и электронных схем;

- снижением амплитуд рабочих сигналов цифровых элементов, с одной стороны, и повышением уровня внешних помех - с другой;

- возрастанием влияния межсоединений и компоновки узлов на помехоустойчивость и быстродействие ЭС;

- трудоемкостью и большими материальными и временными затратами, связанными с поиском и устранением причин низкой помехоустойчивости ЭС.

При конструктивной реализация любого ЭС неизбежно вносятся дополнительные паразитные параметры емкостного, индуктивного и резистивного характера, которые могут в недопустимых пределах ухудшить ее быстродействие и помехоустойчивость в реальной конструкции, а в некоторых случаях привести к полной потере работоспособности схемы. Особенно велико влияние конструкции и монтажа на работу сверхскоростных схем и средств. Поэтому конструирование ЭС в наносекундном и субнаносекундном диапазонах (сверхскоростные интегральные схемы, базовые матричные кристаллы, многослойные печатные платы (МПП), проводные и кабельные линии связи, корпуса стоек и шкафов, схемное и защитное заземление, цепи электропитания) - это прежде всего электронное конструирование, основным критерием качества которого является системное быстродействие и ЭМС [3,8, 44, 58].

ЭС широко применяются в народном хозяйстве, но их экономический эффект существенно снижается из-за проблем с обеспечением ЭМС при воздействии электростатического разряда (ЭСР) и электромагнитных помех на этапах производства и эксплуатации [53, 55]. До 80 % отказов ЭС классифицируемых как превышение режима в производстве, и 50 % в эксплуатации бывает обусловлено электрическими перенапряжениями, в том числе и ЭСР. Однако могут появляться не только немедленные отказы, которые ведут к сокращению сроков замены поврежденного элемента, но и скрытые повреждения, связанные с гораздо большими расходами, которые влекут за собой нежелательные ложные функциональные проявления у потребителя. Статическое электричество склонно собираться в самых неожиданных местах, в самые неожиданные моменты времени. Оно невидимо, не имеет запаха и цвета. Однако, порой, достаточно одного ЭСР, чтобы вывести из строя сложнейший электронный прибор или уничтожить базу данных крупной организации. Экономические потери при этом могут исчисляться сотнями и даже миллионами долларов. Вот почему так важно иметь на предприятии экспертов в области ЭМС, и в частности по электростатике. По данным печати электронная промышленность США ежегодно теряет от 10 % до 18 % продукции в результате повреждения ЭСР. Ежегодно затраты на ремонт аппаратуры и дополнительное обслуживание в результате отказов поврежденных ЭСР составляют около 10 млрд. долларов [48]. По - видимому, потери на самом деле еще больше, т.к. не всегда можно точно установить, что причиной повреждения является ЭСР или другие внешние или внутренние факторы.

На устойчивость к воздействию ЭСР должны обратить внимание все разработчики, использующие новейшие достижения технологии интегральных схем и многослойных печатных плат, а также добивающиеся высокой надежности своих изделий и успеха на международном электронном рынке. Из материалов международных симпозиумов по ЭМС последних лет видно, что данным вопросом активно занимаются специалисты из США [117, 137, 138], Китая [124, 139, 140, 141, 145], Швейцария [133, 134, 142, 143], Японии [130, 131], Германии [110, 122, 123] и Италии [115, 118, 119].

В решение задач связанных с воздействием ЭСР также внесли большой вклад российские ученые и специалисты: Кириллов В. Ю., в области разработки методов и средств исследований и испытаний воздействия ЭСР на бортовые системы космических аппаратов [41, 42, 43], Кечиев Л. Н. в области анализа электромагнитных помех при ЭСР и методов защиты от его воздействия [48], Файзулаев Б. Н, Логачев В. В, Усанов А. П., в области экспериментальных исследований воздействия ЭСР на ЭС [51, 83, 84, 85], Горлов М. И., Андреев А. В., в области исследований непосредственного воздействия ЭСР на интегральные схемы [2, 23], Каверзнев В. А., Трошева Г. Д., в области исследований методов и средств защиты полупроводниковых изделий от воздействия ЭСР [24, 32] и Потапов Г. П. в области электризации летательных аппаратов [66, 67]. Среди зарубежных авторов необходимо отметить работы Джоввета Ч. [26], Бокслейтера В. [111], Хабигера Э. [88]. и Шваба А. [99], в которых даны описания некоторых механизмов воздействия и упрощенные, аналитические подходы для решения задач связанных с воздействием ЭСР. Как видим, для большинства перечисленных работ, касающихся анализа воздействия ЭСР на элементы ЭС, наиболее характерным является экспериментальный подход для решения данной задачи, упрощение конфигурации решаемой задачи и множество подходов и методов для защиты от непосредственного воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат.

Лучшим же способом, решения проблем ЭМС ЭС, является исключение с самого начала, т. е. еще на этапе разработки ЭС, причины, порождающие помехи. Для этого необходимо: 1) понять, какие виды и механизмы влияния помех наиболее вероятны в данном ЭС; 2) создать условие, которая исключает возникновение как можно большего числа помех или уменьшает вероятность их появления; 3) выбрать и разместить печатные платы, кабели и другие структурные составляющие системы таким образом, чтобы исключить как можно больше причин, вызывающих помехи, и обеспечить при необходимости возможность подсоединения подавляющих помехи компонентов. Все эти меры позволяют принять необходимые решения для устранения последствий ЭСР еще на этапе разработки ЭС, что приводит к сокращению материальных, временных затрат и в целом позволяют повысить качество ЭС, сделать их более эффективной, экономичной и надежной.

Вышеизложенное показывает актуальность исследования и требует проведения глубокого анализа проблемы ЭМС при ЭСР и выработки методики для анализа возможных нежелательных процессов при воздействии ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС.

В диссертационной работе предлагаются следующие новые научные положения, касающиеся задачи воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС:

-методика анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат ЭС;

- обоснование возможности и необходимости анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат на этапе разработки ЭС;

- классификация механизмов воздействия ЭСР;

- модели для анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС;

- результаты моделирования воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат ЭС.

Практическая ценность работы заключается в предложенной методике, которая может быть использована на этапе разработки ЭС и тем самым, позволяет предотвратить возможные нежелательные последствия воздействия ЭСР на этапе обязательного испытания. Это позволит снизить затраты и сократить сроки разработки ЭС с учетом требований ЭМС при воздействии ЭСР.

Объектом исследования в данной работе является печатная плата ЭС с установленными цифровыми элементами.

Структура работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, заключения и списка использованной литературы. Общий объем диссертации 167 страниц, которая включает 13 таблиц и 92 рисунка. Библиографический список состоит из 147 наименований.

Основные выводы по работе можно сформулировать следующим образом:

1. Разработана методика анализа воздействия ЭСР на функционирование цифровых элементов печатных плат, которая позволяет обеспечить электромагнитную совместимость разрабатываемых ЭС.

2. Выявлены параметры опасного фактора и механизмы воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат.

3. Обоснован выбор методов и систем для анализа воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат.

4. Разработаны модели, и проведено моделирование воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат при простой конфигурации пути тока разряда. Погрешность моделирования ± 22 % .

5. Разработаны модели и проведено моделирование воздействия ЭСР на цифровые элементы печатных плат при произвольной конфигурации пути тока разряда на основе метода моментов. Погрешность моделирования ± 15 %.

6. Проведены экспериментальные исследования воздействия ЭСР, которые подтвердили адекватность разработанной методики и моделей.

Заключение

1. Агапов С. В., Чермошенцев С. Ф. Методы и средства анализа и прогнозирования электромагнитных излучений от электронных средств // Информационные технологии. 2003. - № 11. - С. 2-11.

2. Андреев А. В. Защита кремниевых интегральных схем от воздействия электростатических разрядов: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Воронеж, 1998. 17 с.

3. Барнс Дж. Электронное конструирование: Методы борьбы с помехами / Пер. с англ. М.: Мир, 1990. - 238 с.

4. Белов И. В., Тишкин В. Ф. Высокочастотные электромагнитные поля внутри помещений // Математическое моделирование. 1999. - Т. 1, №11. -С. 3-49.

5. Бреббия К., Теллес Ж., Вроубел Л. Методы граничных элементов. М.: Мир, 1987. - 524 с.

6. Бубнов С. С. Разработка и исследование методов анализа помехоустойчивости многослойных печатных плат: Автореф. дис. . канд. техн. наук JL, 1987. - 18 с.

7. Васильев Е. П. Архитектура и сравнительные характеристики системы функционального проектирования микроволновых устройств ПОИСК-Д // Информационные технологии. 1998. - № 11. - С. 22-27.

8. Волин М. Л. Паразитные процессы в радиоэлектронной аппаратуре. М.: Радио и связь, 1981. - 296 с.

9. Вопросы защиты ИС от электростатических напряжений / ГПНТБ 06890031203. 11 с. - Пер. докл. Avery L. R. из сб. докл.: IEEE Custom Integrated Circuits Conference. USA. - 1988. - P. 27.1.1-27.1.4.

10. Вуль В. А. Помехоустойчивость наносекундных цифровых узлов. Л.: Энергия, 1977.- 148 с.

11. Газизов Т. Р. Уменьшение искажения электрических сигналов в межсоединениях. Томск: Изд-во НТЛ, 2003. - 212 с.

12. Гетманец А. Н. Имитатор статического электричества // Электромагнитная совместимость: Сб. науч. докл. Междунар. симпозиума. СПб., 1993, 4.2.-С. 462-463.

13. Гизатуллин 3. М. Анализ влияния разряда статического электричества на элементы цифровых печатных плат // XXVI Гагаринские чтения: Тез. докл. Междунар. молод, науч.-техн. конф. Т. 2. М., 2000. - С. 404.

14. Гизатуллин 3. М. Моделирование поведения цифровых элементов при воздействии электростатического разряда // Электронное приборостроение. 2002. - № 26. - С. 98-107.

15. Гизатуллин 3. М. Факторное моделирование влияния электростатического разряда на элементы печатных плат электронных средств // Электромагнитная совместимость: Сб. докл. VII Рос. науч.-техн. конф. -СПб., 2002.-С. 314-319.

16. Гизатуллин 3. М. Частотный анализ воздействия электростатическогоразряда на элементы печатных плат // Технологии ЭМС. 2004. - № 1. -С. 47-51.

17. Гизатуллин 3. М., Софронова В.В. Моделирование работы встроенных защитных структур цифровых элементов при воздействии электростатического разряда // Будущее технической науки: Тез. докл. III Всерос. молод, науч.-техн. конф. Н. Новгород, 2004. - С. 26.

18. Горлов М. И., Андреев А. В., Воронцов И. В. Воздействие электростатических зарядов на изделие полупроводниковой электроники и радиоэлектронной аппаратуры. Воронеж: Изд-во Воронеж, ун-та. -1997. - 160 с.

19. Грошева Г. Д. Защита полупроводниковых приборов и интегральных схем от статического электричества. М., 1980. - 24 с.

20. Гурвич И. С. Защита ЭВМ от внешних помех. М.: Энергоатомиздат, 1984.- 224 с.

21. Джоввет Ч. Э. Статическое электричество в электронике / Пер. с англ. В. А. Воротинского, В. А. Каверзнева. М.: Энергия, 1980. - 135 с.

22. Джордж А., Лю Дж. Численное решение больших разреженных систем уравнений. М.: Мир, 1984. - 333 с.

23. Джорджевич А. Р., Саркар Т. К., Харрингтон Р. Ф. Временные характеристики многопроводных линий передачи // ТИИЭР. 1987. - Т.75.- № 6. С. 7-29.

24. Долкарт В. М., Новик Г. X. Конструктивные и электрические характеристики многослойных печатных плат. М.: Сов. радио, 1974. -88 с.

25. Замалетдинова Л. Я. Электромагнитные резонансные явления вэкранированных модулях быстродействующих электронных вычислительных средств: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Казань, 1999. -17 с.

26. Идиатуллов 3. Р. Анализ и прогнозирование воздействия СВЧ помех на низкочастотные радиоэлектронные устройства: Автореф. дис. . канд. техн. наук. - Казань, 1996. - 16 с.

27. Каверзнев В. А. Статическое электричество в полупроводниковой промышленности. -М.: Энергия, 1975. 164 с.

28. Каден Г. Электромагнитные экраны. М.: Госэнергоиздат, 1957. - 327 с.

29. Калантаров П. JL, Цейтлин JI. А. Расчет индуктивностей. JL: Энергоатомиздат, 1986. - 488 с.

30. Кармашев В. С. Техническое регулирование в области ЭМС в Российской федерации и условия присоединения к ВТО // Электромагнитная совместимость: Сб. докл. VII Рос. науч.-техн. конф. СПб., 2002. -С. 387-399.

31. Кармашев В. С. Электромагнитная совместимость технических средств. Справочник. -М.: Научно-производственный центр «НОРТ», 2001, 401 с.

32. Кечиев JI. Н., Носов В. В., Степанов П. В. Проблемы ЭМС и стандартизации // Электромагнитная совместимость и проектирование электронных средств. М.: Изд-во Мое. ин-та электроники и математики, 2002.-С. 5-16.

33. Кечиев JI. Н., Степанов П. В. ЭМС: стандартизация и функциональная безопасность. М.: Изд-во Мое. гос. ин-та электроники и математики, 2001.-82 с.

34. Кириллов В. Ю. Определение параметров импульсных электромагнитныхпомех в ближней и дальней зонах распространения // Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология: Сб. науч. докл. IV Междунар. симпозиума. СПб., 2001. - С. 225-228.

35. Кириллов В. Ю. Расчет параметров излучаемых электромагнитных помех от электростатических разрядов // Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология: Сб. науч. докл. V Междунар. симпозиума. -СПб, 2003.-С. 261-263.

36. Кириллов В. Ю. Электромагнитная совместимость элементов и устройств бортовых систем летательных аппаратов при воздействии электростатических разрядов: Автореф. дис. . докт. техн. наук. М, 2002. - 35 с.

37. Кириллов В. Ю. Электростатические разряды и излучаемые электромагнитные помехи // Технологии ЭМС. 2004. - № 1. - С. 43-46.

38. Князев А. Д, Кечиев Л. Н, Петров В. Б. Конструирование радиоэлектронной и электронно-вычислительной аппаратуры с учетом требований ЭМС. М.: Радио и связь, 1989. - 222 с.

39. Комягин С. И. О противоречиях стандартов "МОРОЗ-6" требованиям электромагнитной совместимости // Электромагнитная совместимость технических средств и биологических объектов: Сб. науч. докл. IV Рос. науч.-техн. конф. СПб., 2000. - С. 359-362.

40. Коэн Ч. Достижения японских инженеров электронной аппаратуры // Электроника. 1985. - № 23. - С. 63-71.

41. Кравченко В. И., Болотов Е. А, Летунова Н. И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи / Под ред. В. И. Кравченко. М.: Радио и связь, 1987. - 256 с.

42. Кузьмин В. И., Кечиев Л. Н. Электростатический разряд и электронное оборудование: Учебное пособие. М.: МГИЭиМ, 1997. - 83 с.

43. Леб Л. Б. Статическая электризация: Пер. с. англ. В. М. Фридкина. М.: Госэнергоиздат, 1963. - 197 с.

44. Лобзов С. Н. Разработка методов автоматизированного моделированияаналоговых узлов РЭА с учетом электродинамического взаимодействия проводников печатных плат: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Казань, 1994. - 16 с.

45. Логачев В. В. Экспериментальные исследования помехоустойчивости ПЭВМ при электростатических разрядах // Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология: Сб. науч. докл. Междунар. симпозиума. СПб., 1997. - С. 233.

46. Маевский Д. А. Разработка и исследование методов и системы автоматизированного проектирования полосковых многослойных печатных плат: Автореф. дис. . канд. техн. наук. М., 1987. - 16 с.

47. Максимов Б. К., Обух А. А. Статическое электричество в промышленности и защита от него. М.: Энергоатомиздат, 2000. - 95 с.

48. Маничев В. Б. Новые алгоритмы для программы анализа радиоэлектронных схем // Радиоэлектроника. 1995. - Т. 38, № 7 - 8. -С. 53-59. (Изв. высш. учеб. заведений).

49. Матков В. Н. Статическое электричество в промышленности. М.: Имидж, 1992. - 48 с.

50. Метод матрицы линий передачи в вычислительной электродинамике / А. С. Петров, С. А. Иванов, С. А. Королев, С. В. Фастович // Успехи современной радиоэлектроники. 2002. - № 1. - С. 5-36.

51. Мырова Л. О., Чепиженко А. В. Обеспечение стойкости аппаратуры связи к ионизирующим и электромагнитным излучениям. М.: Радио и связь, 1988.-296 с.

52. Наумов Ю. Е., Аваев Н. А., Бедрековский М. А. Помехоустойчивость устройств на интегральных логических схемах. М.: Сов. радио, 1975. -216 с.

53. Никольский В. В., Никольская Т. И. Электродинамика и распространение радиоволн: Учебное пособие. 3-е изд. перераб. и доп. - М.: Наука, 1989. -544 с.

54. Норенков И. П. Введение в автоматизированное проектированиетехнических устройств и систем. М.: Высшая школа, 1980. - 311 с.

55. Норенков И. П. Основы автоматизированного проектирования: Учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во МГТУ им. Н. Э. Баумана, 2002. - 336 с.

56. Норенков И. П. Средства автоматизации в радиоэлектронике // Приложение к журналу «Информационные технологии». 2001. - № 8. - 24 с.

57. Носов В. В., Степанов П. В. Тенденции в стандартизации в области ЭМС // Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. тр. конф.-М., 2000.-С. 17-21.

58. Обзор влияния электростатического разряда и методов защиты электронных схем / ГПНТБ 88/30658. 31 с. - Пер. ст. Greason W. D. из журн.: IEEE Transactions on Industry Applications. - 1987. - Vol. IA-24, № 2. -P. 205-216.

59. Отт Г. Методы подавления шумов и помех в электронных системах: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. - 320 с.

60. Потапов Г. П. Двигательная электризация летательных аппаратов. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 1995. - 168 с.

61. Потапов Г. П. Электростатическая безопасность эксплуатации летательных аппаратов: Учебное пособие. Казань: КАИ, 1987. - 44 с.

62. Потапов Ю. Обзор систем ЭМ моделирования // EDA Express. 2001. -№ 3. - С. 9-15.

63. Преснухин Л. Н., Воробьев Н. В., Шишкевич А. А. Расчет элементов цифровых устройств: Учеб. пособие. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Высшая школа, 1991. - 526 с.

64. Разевиг В. Д. Система проектирования цифровых устройств Workview

65. Office // PC WEEK. 1996. - № 44. - C. 40-42.

66. Разевиг В. Д., Курушин А. А. Среда проектирования Microwave Office . -М.: Солон, 2003.-335 с.

67. Разевиг В. Д., Потапов Ю. В., Курушин А. А. Проектирование СВЧ-устройств с помощью Microwave Office. М.: COJIOH-Пресс, 2003. -496 с.

68. Риккетс Л., Бриджес Дж., Майлетта Дж. Электромагнитный импульс и методы защиты: Пер. с англ. / Под ред. Н. А. Ухина. М.: Атомиздат, 1979. -328 с.

69. Самарский А. А., Николаев Е. С. Методы решения сеточных уравнений. -М.: Наука, 1978.-592 с.

70. Сильвестер П., Феррари Р. Метод конечных элементов для радиоинженеров и инженеров-электриков. М.: Мир, 1986. - 229 с.

71. Совместимость технических средств измерения, контроля и управления промышленными процессами электромагнитная. Устойчивость к электромагнитным помехам. Общие положения: ГОСТ 29073-91. -Введ. 01.01.1992. М.: ИПК Изд-во стандартов, 1991. - 7 с.

72. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытания: ГОСТ Р 51317.4.2-99. Введ. 01.01.2001. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. - 20 с.

73. Совместимость технических средств электромагнитная. Электромагнитная обстановка. Классификация электромагнитных помех в местах размещения технических средств: ГОСТ Р 51317.2.5-2000. Введ. 01.01.2002. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. - 42 с.

74. Тареев Б. М. Физика диэлектрических материалов. М.: Энергоиздат, 1982. - 320 с.

75. ТэнэсэскуФ., Крамарюк Р. Электростатика в технике: Пер. срум./Под ред. А. А. Обуха. М.: Энергия, 1980. - 296 с.

76. Управление электростатическими разрядами / ГПНТБ 88/38805. — 10 с. —

77. Пер. ст. Ng К., Campbell Y. из журн.: Telecommunication Journal of Australia. 1986.-Vol. 36, №1.-P. 7-13.

78. Файзулаев Б. Н. Анализ переходных процессов электростатического разряда при испытаниях помехоустойчивости технических средств // Электромагнитная совместимость и электромагнитная экология: Сб. науч. докл. Междунар. симпозиума. СПб., 1995. - С. 128-131.

79. Флетчер К. Численные методы на основе метода Галеркина: Пер. с англ. -М.: Мир, 1988.-352 с.

80. Форма импульса разрядного тока / ГПНТБ 06901020458. 12 с. - Пер. ст. Norberg A, Lunoqist S, Szedenik N. из журн.: Elektrotechnika - 1989. -Vol. 82, № 10.-P. 368-371.

81. Хабигер Э. Электромагнитная совместимость. Основы её обеспечения в технике / Пер. с нем. И. П. Кужекина; Под ред. Б. К. Максимова. -М.: Энергоатомиздат, 1995. 295 с.

82. Чермошенцев С. Ф. Информационные технологии электромагнитной совместимости электронных средств. Казань: Изд-во Казан, гос. техн. ун-та, 2000. - 152 с.

83. Чермошенцев С. Ф. Компонентные модели межсоединений при автоматизированном проектировании электронно-вычислительных средств // Вестник КГТУ им. А. Н. Туполева. 1996. - № 4. - С. 4-27.

84. Чермошенцев С. Ф., Гизатуллин 3. М. Моделирование влияния разряда статического электричества на элементы печатных плат электронных средств // Вестник КГТУ им. А. Н. Туполева. 2000. - № 2. - С. 22-26.

85. Чермошенцев С. Ф., Гизатуллин 3. М. Моделирование прямого и косвенного влияния разряда статического электричества на цифровые элементы печатных плат // Электромагнитная совместимость и интеллектуальные здания: Сб. науч. тр. конф. М., 2000. - С. 47-51.

86. Шабров А. В. Восприимчивость модулей ЭВА к импульсному магнитному полю: Автореф. дис. . канд. техн. наук. Казань, 1993. - 18 с.

87. Шабров А. В., Шувалов Л. Н. Методика анализа помехозащищенности модулей ЭВА при воздействии внешних магнитных полей // Электромагнитная совместимость: Сб. науч. докл. Междунар. симпозиума. СПб., 1993, Ч. 2. - С. 457-461.

88. Шваб А. Электромагнитная совместимость / Пер. с нем. В. Д. Мазина и

89. С. А. Спектора, 2-е изд., перераб. и доп.; Под ред. И. П. Кужекина. М: Энергоатомиздат, 1998. - 480 с.

90. Шевель Д. М. Электромагнитная безопасность. Киев: ВЕК+, 2002. -432 с.

91. Шевчук А. А. Методы анализа целостности сигнала в структурированных кабельных системах: Автореф. дис. . канд. техн. наук М., 2003. - 16 с.

92. Электромагнитная совместимость радиоэлектронных средств и непреднамеренные помехи. Вып. 1. Составитель Д. Р. Уайт. М.: Сов. радио, 1977. - 352 с.

93. Электромагнитный терроризм на рубеже тысячелетий / М. Бакстром, К. И. Баум, Р. Борисов и др.; Под ред. Т. Р. Газизова. Томск: Изд-во ТГУ, 2002. - 206 с.

94. Электростатический разряд и моделирование этого процесса / ГПНТБ 06893025278. 11 с. - Пер. ст. Van der Pijll. из журн.: Elektronica. - 1987. -№ 20. - P. 43-49.

95. Электростатический разряд. Причины действия и возможные меры защиты / ГПНТБ 06903019774. 8 с. - Пер. ст. Digneffe N. из журн.: Electronic Industries. - 1990. - № 7. - P. 48-52.

96. Эстербю О., Златев 3. Прямые методы для разреженных матриц. М.: Мир, 1987. - 129 с.

97. Юркевич JI. В., Гердлер О. С. Анализ использования специализированного программного обеспечения в области ЭМС // Проблемы электромагнитной совместимости технических средств: Сб. докл. Всерос. симпозиума. М., 2002. - С. 74-82.

98. Яншин А. А. Теоретические основы конструирования, технологии и надежности ЭВА. М.: Радио и связь, 1983. - 312 с.

99. Amoruso V., Helali М., Lattarulo F. Human-generated ESD: investigation on the direct discharge to a victim // Proceedings of the 14th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 2001. - P. 203-207.

100. Bonich S., Kalkner W. Measurement and simulation of the behavior of a shortspark gap used as ESD protection device // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Boston, 2003. -P. 37-42.

101. Boxleither W. Electrostatic discharge and electronic equipment: a practical guide for designing to prevent ESD problems. New York: IEEE press, 1988. -118 p.

102. Cardelli E. Studies about human electrostatic discharges // Proceedings of the 13th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 1999.-P. 87-92.

103. Catrysse J. The characterisation of antistatic materials: an alternative approach // Proceedings of the 13th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 1999. - P. 99-104.

104. Centola F., Pommerenke D., Kai W. ESD excitation model for susceptibility study // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Boston, 2003. - P. 58-63.

105. Cerri G., De Leo R., Mariani Primiani V. Theoretical and experimental evaluation of electromagnetic fields radiated by ESD // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Montreal, 2001. -P. 93-97.

106. Chen S., Sun Y., Xie H. Characteristics of electromagnetic wave radiated from corona discharge // Proceedings of the IEEE Electromagnetic Compatibility International Symposium. Montreal, 2001. - P. 127-130.

107. ESD response in parallel cables inside metallic enclosures / G. Cerri, R. De Leo, V. Mariani Primiani, S. Pennesi // Proceedings of the 14th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 2001. - P. 256-260.

108. Frei S, Senghaas M, Kalkner W. The influence of speed of approach and humidity on the intensity of ESD // Proceedings of the 13th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 1999. - P. 105-110.

109. Fujjwara O. An Analytical Approach to Model Indirect Effect Caused by Electrostatic Discharges // IEICI Transactions on Commun. 1996. - Vol. E-79-B, № 4 - P. 67-75.

110. Haseborg J, Weber T. Advances in measurement and simulation of transients // Proceedings of the 14th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 2001. - P. 213-216.

111. Hickernell F, Martinez E, Cho F. Electrostatic-Discharge Awareness &Control An R & M 2000 Issue // IEEE Transactions on reliability, 1987. - № 3. -P. 351-353.

112. Huang J, Deng Q, Liu F. Electromagnetic field generated by transient ESD from person charged with low electrostatic voltage // Proceedings of the Electrical Overstress / Electrostatic Discharge Symposium. China, 2001. -P. 4B.6.1.-4B.6.3.

113. Huang J, Deng Q, Liu P. The study of transient fields generated by typical ESD models // Proceedings of the 4th International Conferences Application ELECTROSTATICS. Dalian, 2001. - P. 585-588.

114. Huang J, Liu F, Li C. The influence of inductance on the ESD current by numerical computation // Proceedings of the 3th International Conferences of Applied Electrostatics. Shanghai, 1997. - P. 349-352.

115. Huang Y, Wu T. Numerical and experimental investigation of noise couplingperturbed by ESD currents on printed circuit boards 11 Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Boston, 2003. -P. 43-47.

116. Impact of ESD generator parameters on failure level in fast CMOS system / K. Wang, D. Pommerenke, R. Chundru, J. Huang, X. Kai // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Boston, 2003. - P. 52-57.

117. Ishigami S., Gokita R., Nishiyama Y. Measurements of fast transient fields in the vicinity of short gap discharges // IEICI Transactions on Commun. -1995. vol. E78-B, № 2. - P. 199-206.

118. Ishigami S., Otonari J., Iwasaki T. Measurement of the break-down voltage in a very-small gap discharge // Proceedings of the 13th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 1999. - P. 93-98.

119. Ketelaere W., Martens L., Braem Y. Calculation of the ESD-pulse parameters and associated uncertainty for ESD gun calibration // Proceedings of the International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Danver. - 2000. -P. 449-452.

120. Leuchtmann P., Sroka J. Enhanced field simulation and measurements of the ESD calibration setup // Proceedings of the IEEE Electromagnetic Compatibility International Symposium. Montreal, 2001. - P. 122-127.

121. Leuchtmann P., Sroka J. Transient field simulation of electrostatic discharge (ESD) in the calibration setup (acc. IEC 61000-4-2) // Proceedings of the International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Danver, 2000. -p. 443-448.

122. Leuchtmann P., Sroka J., Vahldieck R. Insestigation of the ESD in the calibration setup (following IEC 61000-4-2) // Proceedings of the 14th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 2001. -P. 217-220.

123. MacLeod L., Balmain K. Compact Traveling Wave Physical Simulator for Human ESD // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1997.2.-P. 89-99.

124. Pommerenke D. ESD: What has been achieved, what is less well understood? // Proceedings of the 13th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 1999. - P. 77-82.

125. Pommerenke D. Investigation of ESD current and induced voltage from different ESD simulators // Proceedings of the ESA IEEE Joint Annual Meeting. - China, 2003. - P. 123-125.

126. Pommerenke D, Chundru R, Kai W. Numerical modeling of ESD-simulators // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Minneapolis, 2002. - P. 93-98.

127. Pommerenke D, Van Doren T, Kai W. ESD currents and fields on the VCP and HCP modeled using quasi-static approximations // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Minneapolis, 2002.-P. 81-86.

128. Shim H, Kim J, Yook J. Modeling of ESD and EMI problems in split multilayer power distribution network // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Boston, 2003. - P. 48-51.

129. Sroka J. Insertion loss as transfer coefficient for the calibration of ESD simulators. Is it sufficient to cope with? // Proceedings of the 13th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 1999. - P. 213-215.

130. Sroka J. Target influence on the calibration uncertainty of ESD simulators // Proceedings of the 14th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 2001. - P. 225-227.

131. Traa W. An approach to improve ESD-generator calibration and the realization of a simple discharge device for very wide band measurements // Proceedings of the 14th International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Zurich, 2001.-P. 228-230.

132. Wang K, Pommerenke D, Chundru R. Numerical modeling of ESD-simulators // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Minneapolis, 2002. - P. 93-98.

133. Wilson P., Ma M. Field radiated by electrostatic discharges // IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility. 1991. -№ 1. - P. 10-18.

134. Zhancheng W., Jiusheng H., Shanghe L. Measurements of body impedance for ESD // Proceedings of the Electrical Overstress / Electrostatic Discharge Symposium. Santa Clara, 1997. - P. 2A.8A.1-2A.8A.3.