عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر محفظه و شیلدینگ بر عملکرد سیستم های الکترونیکی در برابر امواج الکترومغناطیسی بیرونی
- رشته تحصیلی
- مهندسی برق-الکترونیک-مدار وسیستم
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس 2 فنی شماره ثبت: E 2948;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75061
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- یاسر محمدی قراگوز
- استاد راهنما
- ناصر معصومی, جلیل اقا راشدمحصل
- چکیده
- امروزه پیشرفت فناوری به سمت ابعاد نانومتری و افزایش یکپارچه‌سازی توابع الکترونیکی پیچیده از یک سو و گسترش استفاده از فناوری بی‌سیم و انتقال پهنای باند مطلوب به فرکانس‌های بالا از سوی دیگر، منجر به افزایش حساسیت سیستم های الکترونیکی در برابر امواج الکترومغناطیسی بیرونی شده است. یک راهکار متداول حفاظت الکترومغناطیسی استفاده از محفظه شیلدینگ است. در برخی از نقاط فرکانسی، محفظه شیلدینگ باعث تقویت دامنه این امواج الکترومغناطیسی و در نتیجه منجر به آسیب‌پذیری سیستم های الکترونیکی می‌شود. از این رو مطالعه و بررسی نحوه اثر گذاری پارامترهای محفظه شیلدینگ بر اثر حفاظتی آن و در نتیجه عملکرد مدار الکترونیکی، مهم و ضروری گشته است. در این پایان‌نامه با ایجاد یک محیط طراحی از طریق لینک نرم‌افزارهای MATLAB وCST STUDIO SUITE، و ایجاد مدل‌های شبکه عصبی به بررسی نحوه تأثیرگذاری پارامترهای محفظه شیلدینگ بر فرکانس و دامنه ولتاژ القا شده بر روی بوردهای مدارچاپی، پرداخته شده است. پس از تحلیل نتایج شبیه‌سازی‌های انجام شده، پارامترهای تاثیرگذار محفظه شیلدینگ شناسایی شده‌اند. در ادامه برای طراحی بهینه پارامترهای محفظه متناسب با حساسیت بورد مدار چاپی، رابطه ولتاژ القا شده در بدترین حالت بر روی پایانه یک شبکه یک پورتی بر حسب پارامترهای تاثیرگذار محفظه تخمین زده شده است. به منظور ایجاد یک ارتباط بین ولتاژ القا شده بر روی بورد مدارچاپی و حساسیت آن، مدار مجتمع حافظ SRAMبه عنوان یک نمونه موردی جهت مطالعه انتخاب شده است. از این رو ابتدا ولتاژ نویز قابل تحمل سلول حافظه SRAM در حالت نگه‌داری به صورت تحلیلی استخراج شده است. سپس حساسیت مدار مجتمع حافظه برای نویز الکترومغناطیسی رسانشی به صورت تابعی از ولتاژ آستانه نویز سلول حافظه SRAM، ضریب جذب توان و امپدانس‌های حافظه و بورد مدارچاپی تخمین زده شده است. به کمک رابطه تخمین زده شده و نتایج اندازه‌گیری دریافتیم که تابع حساسیت حافظه SRAMنه تنها تابعی از دامنه ولتاژ نویز رسانشی است، بلکه به شدت تابعی از فرکانس نیز است. به کمک اندازه‌گیری نشان داده شده است پایین‌ترین سطح توانی که می‌تواند داده‌های حافظه SRAM را تغییر دهد، برابر با ولتاژ تغذیه حافظه SRAM است. برای حافظه نمونه اندازه‌گیری شده این مقدار برابر dBm 27 است. کلمات کلیدی حفاظت الکترومغناطیسی، محفظه شیلدینگ، آسیب پذیری سیستم های الکترونیکی، مصونیت، مدل‌سازی، پیش‌بینی.
- Abstract
- Nowadays, advanced miniaturization and increasing complexity of integrated circuits (ICs), as well as the wide application of wireless technologies and a significant expansion in terms of frequency range, has led to an increase in vulnerability of electronic equipment to electromagnetic interference (EMI). The shielding enclosure which is frequently used to reduce the electromagnetic interference, strengthens interferences at the resonant and other frequencies, which directly can result in a serious damage to the electronic equipment. Consequently, electromagnetic compatibility (EMC) will be of crucial importance in the design of electronic systems. In this thesis, a neural network based model in an automated design environment, which has been created by linking MATLAB and CST STUDIO SUITE, is developed in order to investigate the impact of shielding parameters on the amplitude and frequency of induced voltage on a PCB traces. With the analysis of the obtained simulation results, in order to have an optimum shielding design proportionately to the susceptibility of the PCB, the worst-case induced voltage on the PCB traces in terms of the crucial shielding parameters have been estimated. In order to create a relationship between the induced voltage on the traces and the susceptibility of the circuit, the endurable threshold voltage of an SRAM IC (for instance in the hold operation status) has been analytically derived. Furthermore, the measurement results and estimated formula for the susceptibility of the SRAM IC to the conducted EMI, which is a function of the noise threshold voltage of the SRAM cell, the power absorption factor, and the impedance of the PCB and the SRAM IC, show that the susceptibility function of the SRAM IC not only is dependent on the amplitude of the conducted noise voltage but also has a significant dependency to the noise frequency. It can be seen that the lowest level of power which could flip the SRAM cell, corresponds to the SRAM IC’s power supply value, which in this case has been measured as 27 dBm. Keyword Electromagnetic Protection, Shielding Enclosure, Susceptibility of Electronic Systems, Immunity, Modelling, Prediction.
