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半导体设备中的抗干扰技术研究
论文作者:童鞋论文网  论文来源:www.txlunwenw.com  发布时间:2018/9/13 9:15:33  

摘要:新时期,伴随着我国科学技术的不断革新,半导体设备的性能得到不断提升,诸多现代化、先进的技术被应用到半导体设备体系中。其中,抗干扰技术就是突出性技术之一。对此,在此次研究中,我们就半导体设备中的抗干扰技术展开了分析与研究。

关键词:半导体设备;硬件;软件;抗干扰;

伴随着制造业与微电子产业的高速发展,对半导体设备的可靠度与可重复性提出了极高的要求。但是,我国工业生产过程中会产生大量的干扰因素,如内部寄生振荡、电气公害、电磁波污染等问题。干扰是引发导体设备控制系统发生故障的主因,会让控制系统发出错误质量,直至整个系统都陷入瘫痪,让系统会执行错误动作,会对设备产生极大的损坏。清除干扰应抓住干扰源、干扰易受体与干扰途径三要素。可见,将抗干扰技术应用到半导体设备中是正确之举。

1硬件抗干扰处理

1.1电源净化设计

对于半导体设备系统而言,交流电源干扰属于极其严重的问题。若设备比较贵重,且规模比较大,主要是利用UPS,不仅可取得稳压的效果,干扰度小,也能更好的处理掉电事故。然而,UPS的造价高,且体积较大。若为普通的半导体设备,交流稳压器能确保供电稳定度,能避免电源系统发生欠压与过压问题,便于保证系统的可靠度与稳定度[1]。面对电源瞬变问题,稳压技术主要涉及到磁饱和稳压技术、抽头开关技术、正弦能量分配技术、逆变技术与参数稳定技术。高次谐波属于电源系统的核心干扰源,在此种情况下,应重视对低通滤波的应用,允许50Hz市电通过,及时过滤掉高次谐波,以实现对电源波形的改善。低压大电流条件下,最好选择大电容、小电感构成的滤波系统;高压小电流条件下,最好选择小电容、大电感的滤波系统。利用SCS、PC、SLC与PLC进行供电,应选用开关电源。

1.2科学抑制输入通道干扰

通常来讲,传感器与执行器要与控制台保持足够的距离,需要输入足够长的导线,容易发生串入干扰,此时,可使用隔离、滤波与屏蔽等技术,以控制干扰耦合通道。

隔离技术:隔离技术表现为光电隔离和物理隔离两种。物理隔离是在低电平小信号条件下,实施信号连线时,要与高频导线保持足够的距离,以降低噪声和电磁场的干扰率。对于设备而言,要求几种导线要实现分开走线。光电隔离主要是将两个电路间的电联系予以割断,确保各个电路能彼此独立,能避免噪声由一个电路向另一个电路传播,将噪声传播路径予以切断。光电隔离主要是借助光电耦合器来开展,接入输入信号之后,会让二极管发光,利用光线来导通光敏三极管,以满足信号传输的目的[2]。通常来讲,对于半导体设备而言,大多数都是使用光电耦合器来隔离高低频与高低压电路。在电气方面,光电耦合器的输入输出端是绝缘的,输出端对输入端未进行反馈,面对此类问题,我们了解到此隔离技术具有极强的隔离性能与抗干扰性能。

A/D转换抗干扰措施:A/D转换抗干扰主要表现为抗共模干扰与抗差模干扰两种。抗差模干扰表现为三种方式:其一,运用输入滤波器;其二,结合双积分式A/D转换器的具体特性,适度降低高频噪声而产生的影响与干扰,主要是对低频实施干扰,把同步采样频率作为干扰频率的整倍数的一种方式,进而让正负半波来在积分时进行相互抵消;其三,模拟信号输入要选择双绞屏蔽绝缘线。若A/D转换器与传感器的距离比较远,应选择相应的电流传输方式来替代电压传输方式。而抗共模干扰则是利用双端对称输入差动放大器,在此条件下,充分利用好浮置输入法,从而适度减少共模干扰的电流。同时,输入与输出线、数字信号线与模拟信号线等要分开,要求尽量要和动力线距离远一些。

屏蔽技术:交流电源和强调设备会产生一定的电火花与雷电火花,此时,均会产生电磁波,其也是电磁干扰的主要噪声源。如果距离相对较近,此时的电磁波主要是通过分布电容、电感耦合到信号回路会产生相应的电磁干扰;如果距离相对较远,此时的电磁波会以辐射的形式来形成干扰。屏蔽是减小设备内部或设备间辐射干扰的重要去耦技术,其核心目标在于把辐射点控制到规定区域内,还要及时阻止辐射所进入的规定区域。为达到理想的抗干扰效果,应采取屏蔽的方式来削弱干扰力,从而保证设备高效而平稳的运行。为充分发挥好屏蔽体的实际作用,要处理好屏蔽体接地问题。

2软件抗干扰处理

第一,系统启动之时,CPU会实施上电复位,在初始化环节,应添加相应的程序代码,利用CPU来对自身和周边部件实施诊断和检测,如若存在异常,要发出警报信息,及时转入到待机状态,要求操作员及时予以修复。第二,运用结构化程序设计方式与控制算法,及时将系统功能划分成多个独立性的标准模块,确保一个模块仅仅能有独一无二的输入与输出接口,会让设计程序与条理变得十分清晰,进而开展维护与升级。第三,选择合理的数据采访方式,是保证输入数据精准度的重要条件。同时,此种方式能避免随机信号干扰,且在输入数据采集之时,应运用连续采样方式,取得平均值。

3结语

综上所述,为确保半导体设备的高效运行,应重视对抗干扰技术的有效应用,从而避免半导体设备被严重的干扰。在此次研究,在应用抗干扰技术时,应强调硬件抗干扰技术与软件抗干扰技术的相互结合,从而确保半导体设备高效而平稳的运行。

参考文献

[1]井海石,肖雅静,田洪涛,等.基于CPLD的半导体设备电源系统控制技术研究[J].电子工业专用设备,2017,46(02):47-51.

[2].赛普拉斯公司宣布面向WirelessUSB~(TM)器件的抗干扰技术[J].集成电路应用,2014(04):76.

[3]路孟喜,刘德明.半导体设备中的抗干扰技术[J].电子工业专用设备,2013(06):40-43.

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