Tümdevrelerdeki elektromanyetik iletim yayınımının modellenmesi
Modelling of electromagnetic conducted emissions in integrated circuits
Yazar: MUHAMMED EMİN BAŞAK
Danışman: PROF. DR. AYTEN KUNTMAN
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Elektrik Elektronik Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2014
Konu: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği = Electrical and Electronics Engineering
Dizin: Elektromanyetik uyumluluk = Electromagnetic compatibility

Özet:
Bu çalışmanın amacı, tümdevrelerdeki elektromanyetik iletim yayınımının kestirimini yapabilen bir yöntem tanımlamaktır. Çalışmada besleme/toprak uçlarının girişimin ana kaynağı olduğu temel alınarak tümdevrelerin elektromanyetik iletim yayınımı modellenmiştir. Tümdevrenin besleme uçlarından giriş empedansını ölçmek için test devreleri tasarlanmış ve baskı devreleri hazırlanmıştır. Test devrelerinin besleme uçlarına ait giriş empedansları 10MHz-2GHz frekans aralığında devre analizörü kullanılarak S-parametreleri ölçülmüş ve ölçülen S-parametrelerinden Z-parametreleri elde edilmiştir.  Nesne silme yöntemiyle baskı devre ve iletken yolların empedans etkileri ölçümden çıkarılmıştır. Analitik olarak ve modifiye genetik algoritma kullanılarak pasif RLC devreleri tasarlanmıştır. Besleme uçlarına ait pasif RLC devre tasarlandıktan sonra iç akım değerleri iki farklı yöntemle elde edilmiştir. Yöntemlerden birincisinde iç akım değerleri spektrum analizör kullanılarak ölçümle elde edilmiştir. İkinci yöntemde ise iç akım değerleri teorik olarak belirlenmiştir. Pasif RLC devresi ve iç akım değerleri belirlendikten sonra tümdevrenin içyapısında oluşan manyetik alan düzgün dağılımlı akım parçaları olarak modellenmiştir. Düzgün dağılımlı akım dağılımlarının tümdevre üzerindeki yerleri ölçüm sonuçları eşliğinde besleme uçlarından tümdevrenin merkezine doğru, düzgün bir hat olarak tanımlanmıştır. İki farklı akım değerine göre elde edilen iki model ile ölçüm sonuçları karşılaştırılmıştır. Önerilen modelin ölçüm sonuçlarıyla uyumu gösterilmiştir.

Abstract:
The main objective of this paper is to define a new method which is able to predict the electromagnetic emission of integrated circuits. This paper deals with the modeling of conducted electromagnetic emissions of integrated circuits power/ground terminals based on the main source of electromagnetic interference. The test circuits were designed and printed circuit boards were prepared to measure the input impedance at the power supply pin of the integrated circuit. S-parameters measurement of the test circuit was performed by network analyzer in the frequency range from 10 MHz to 2 GHz, and then Z parameters were obtained via S parameters. After being deleted all the impedance effects by the de-embedding technique, the passive RLC circuit was extracted by analytically and using modified genetic algorithm. Then, the internal current was obtained by two different methods. One of them was the spectrum analyzer which is used to obtain the internal current of the die and the second method was obtained by a theoretical way. In order to obtain this current, both the behaviour of the passive supply network impedance and the profile of the instantaneous current consumed by the chip core have to be identified. Then the model was formed by lines of current characterized by an intensity of current and an orientation in the plane. The electromagnetic near-field measurement has been done for different frequency for examining the currents which pass from the power supply pins. Two different current values obtained by two models were created. Two model results were compared to the measurement results. The model shows very good agreement with the measurements.