Verificação de pulsos de geradores de ESD utilizando osciloscópios de alto desempenho

Sua tarefa

Garantir que um produto seja resistente a descargas eletrostáticas (ESD) é essencial para o cumprimento de normas internacionais, como a IEC 61000-4-2. Testes de ESD precisos e reproduzíveis exigem um gerador de ESD funcional, capaz de gerar pulsos com características definidas de forma precisa.
A saída do gerador, especificamente a forma do pulso, deve ser verificada antes do teste, sendo que a melhor forma de fazê-lo é com um alvo de ESD calibrado e um osciloscópio de laboratório. Os eventos de ESD definidos nos padrões geram picos de corrente de várias dezenas de amperes, com tempos de subida inferiores a 1 ns, que podem fluir para circuitos eletrônicos sensíveis. Isso pode danificar componentes, causar efeitos de latch-up em circuitos integrados ou provocar o mau funcionamento de circuitos eletrônicos complexos. A forma de onda da descarga eletrostática com os parâmetros relevantes, em conformidade com o padrão, está representada no gráfico.

Todo gerador de ESD deve estar em conformidade com os requisitos e parâmetros de forma de onda antes do teste. Se a polaridade da forma de onda especificada for positiva, ela também precisa ser testada com um pulso negativo. Na forma de onda representada na imagem, um pulso de ESD pode consistir em componentes de alta frequência de até alguns GHz. A caracterização e captura com precisão desse sinal requer uma largura de banda elevada e uma alta taxa de amostragem. O padrão exige uma largura de banda mínima de 2 GHz e uma taxa de amostragem de pelo menos 8 GSa/s. Após capturar a forma de onda com precisão, os parâmetros de corrente e tempo devem ser medidos e verificados em relação às tolerâncias especificadas.

A solução da Rohde & Schwarz

O osciloscópio R&S®RTO6 e a opção de software para testes de EMC/ESD R&S®RTO6-K155 ampliam o firmware padrão do osciloscópio com um conjunto de ferramentas de visualização, análise e medição para a caracterização e análise de conformidade eletromagnética e descarga eletrostática (EMC/ESD). Mais especificamente, a opção de análise de EMC/ESD oferece funções de medição predefinidas que estão em conformidade com os parâmetros estabelecidos pelo padrão. Também é possível aplicar critérios de verificação do tipo aprovado/reprovado e selecionar níveis predefinidos. É possível realizar uma análise mais aprofundada da forma de onda capturada com as funções de medição personalizáveis. As funções de tendência e histórico permitem que os usuários registrem várias medições e as visualizem em um piscar de olhos. Também é possível gerar um relatório para documentar a verificação do gerador de ESD testado.

Parâmetros de medição predefinidos

Todos os parâmetros relevantes estão predefinidos na categoria de teste EMC/ESD e podem ser selecionados conforme mostrado no menu da imagem abaixo. Além dos parâmetros, é necessário definir a inclinação da forma de onda aplicada ao executar o teste. Os parâmetros relevantes são:

• Tempo de subida (tr): tempo entre 10 % e 90 %
• Primeiro pico (Ip1): nível do primeiro pico positivo/negativo
• Segundo pico (Ip2): nível máximo/mínimo em um intervalo de tempo especificado
• I30: nível após 30 ns do ponto de referência
• I60: nível após 60 ns do ponto de referência

É possível ativar linhas de resultado para todos os parâmetros, a fim de indicar o valor medido dentro de uma forma de onda.

Critério de aprovação/reprovação

Os critérios de aprovação/reprovação são essenciais para a conformidade com o padrão. Todos os parâmetros predefinidos em conformidade com o padrão podem ser selecionados e aplicados à verificação de aprovação/reprovação.

Após a realização do teste, os resultados da medição indicarão se o valor medido está dentro dos limites ou não.

Parâmetros de medição personalizados

Para uma análise mais aprofundada, é possível selecionar dois parâmetros adicionais e personalizáveis para caracterizar a forma de onda com base em atrasos e níveis definidos pelo usuário. Os parâmetros relevantes são:

• Lvl@delay: nível após um atraso especificado a partir do ponto de referência
• Tempo até o valor: tempo decorrido desde o início até um nível especificado

Resumo

O osciloscópio R&S®RTO6 com a opção de software para testes de EMC/ESD R&S®RTO6-K155 é ideal para verificar o gerador de pulsos de ESD antes de testar a imunidade à descarga eletrostática do seu dispositivo. Os usuários podem contar com equipamentos de medição de alta qualidade e confiar nas funções de medição predefinidas para verificar se os parâmetros estão dentro da tolerância especificada. É possível realizar uma análise ainda mais aprofundada da forma de onda com funções de medição predefinidas e flexíveis. Um relatório pode ser gerado após o teste. A solução é uma excelente ferramenta para agilizar os testes de imunidade à ESD necessários para a maioria dos produtos eletrônicos.