;;; 摘要：為研究靜電放電電磁脈沖對電子系統(tǒng)的影響，進行了靜電放電電磁脈沖對單片機系統(tǒng)的輻照效應(yīng)實驗。實驗表明，單片機系統(tǒng)在ESD EMP作用下，會出現(xiàn)死機、重啟動、通訊出錯和數(shù)據(jù)采集誤差增大等現(xiàn)象。在實驗基礎(chǔ)上，研究了對ESD EMP的加固方法。 ;;; 關(guān)鍵詞：瞬態(tài)電磁脈沖（ESD EMP） 單片機系統(tǒng) 效應(yīng) 加固 靜電放電產(chǎn)生的電磁輻射可產(chǎn)生很強的瞬態(tài)電磁脈沖（ESD EMP）。隨著電子技術(shù)的高速發(fā)展，ESD EMP的危害也日趨嚴重。ESD EMP具有峰值大、頻帶寬等特點，作為近場危害源，對各種數(shù)字化設(shè)備的危害程序可與核電磁脈沖（NEMP）及雷電電磁脈沖（LEMP）相提并論[1]。因此，研究ESD EMP對電子系統(tǒng)的各種效應(yīng)及防護方法已成為靜電防護中的一個熱點問題。筆者以單片機系統(tǒng)為實驗對象，進行了ESD EMP對單片機系統(tǒng)的輻照效應(yīng)實驗，并在實驗的基礎(chǔ)上研究了ESD EMP的防護和加固方法。 1 實驗配置及方法 1.1 實驗配置 實驗配置如圖1所示。它主要由臺式靜電放電抗擾性實驗標準裝置、靜電放電模擬器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成。 根據(jù)國際電工委員會標準IEC1000-4-2，水平耦合板為鋁板，其尺寸為1600mm×800mm×1.5mm，置于一張水平放置的高為80cm的木桌上。靜電放電模擬器選用日本三基公司的NoiseKen ESS-200AX，用于產(chǎn)生模擬ESD EMP。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)選用型號為TDS680B的數(shù)字存儲示波器，采樣速率為5Gs/s，帶寬為1GHz，用于測量干擾波形。

;;; 如果選用現(xiàn)成的單片機系統(tǒng)作為實驗對象，由于其沒有故障自動診斷功能，只能觀察到很少的幾個故障現(xiàn)象，無法對ESD EMP的效應(yīng)機理進行深入研究。因此，本人設(shè)計了專門用于電磁脈沖效應(yīng)實驗的單片機系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有強大的故障自動診斷功能，幾乎能夠自動顯示單片機系統(tǒng)在電磁脈沖作用下可能出現(xiàn)的所有故障現(xiàn)象。 1.2 實驗方法 ESD EMP對單片機系統(tǒng)的效應(yīng)實驗，采用輻照法。將被試單片機系統(tǒng)放置在水平耦合板上，用靜電放民模擬器對垂直耦合板進行放電。靜電放電產(chǎn)生的輻射場直接作用于被試單片機系統(tǒng)，單片機將自動顯示其受ESD EMP干擾的情況。 2 ESD EMP對單片機系統(tǒng)輻照效應(yīng)實驗 2.1 實驗結(jié)果 利用上述實驗裝置，進行了ESD EMP對單片機系統(tǒng)的輻照效應(yīng)實驗。ESD模擬器工作于人體模型放電模式，放電方式為接觸放電（對垂直耦合板）。被試單片機與放電點的距離為10cm。實驗環(huán)境為：溫度24.0℃，濕度45.2%。 用于電磁脈沖效應(yīng)實驗的單片機系統(tǒng)的開發(fā)成功，順利地觀察到了單片機系統(tǒng)在ESD EMP作用下出現(xiàn)的十大故障現(xiàn)象。它們分別是：①重啟動；②死機；③控制狀態(tài)改變；④A/D誤差增大；⑤串行通訊出錯；⑥定時器CTC工作失誤；⑦外部中斷誤觸發(fā)；⑧外RAM存儲器內(nèi)容被改定，讀外RAM出錯，寫外RAM出錯；⑨工作寄存器R0～R7，特殊功能寄存器SFR和片內(nèi)RAM的20～7F單元內(nèi)容出錯；⑩程序存儲器E2PROM內(nèi)容被改寫。 表1給出了上述故障出現(xiàn)時ESD模擬器的最小放電電壓。

表1 單片機出現(xiàn)故障時ESD模擬器的最小放電電壓