Luminary Micro公司的Stellaris(群星)系列ARM采用的是国际上最优秀的MCU内核设计公司ARM最新推出的先进Cortex-M3处理器;国内最大、技术最强的晶圆制造公司台积电(TSMC)代工;世界上最专业的封装测试公司(OSE、i2a/IPAC)层层把关,确保产品的可靠性。Stellaris(群星)系列ARM芯片在电磁兼容性方面的优势明显。
众所周知,数字集成电路的工作原理是脉冲工作原理,即通过高速的脉冲数字信号来进行同步工作,工作频率越高,由脉频所引出的电磁骚扰频谱越宽,越容易引起对外辐射的电磁兼容方面的问题,典型的包括直接从IC的内部电路和封装产生的辐射骚扰,以及由IC的引脚注入到印刷电路板的布线或电缆上的脉冲电流引起的传导骚扰;另一方面,集成电路的集成度越来越高,工作频率越来越高,而工作电压却越来越低,封装也越来越小,制造工艺从超深亚微米进入到纳米阶段,这些发展都使得芯片级的电磁兼容性显得越来越突出,电磁兼容性已经成为衡量集成IC的重要技术指标之一。
通常的51单片机,由于工作频率较低,基本可以不用考虑电磁兼容的问题;对于32位的ARM单片机而言,工作主频已经连翻了好几倍,达到了几十MHz(Stellaris系列Cortex-M3内核支持的最大主频有20MHz、25MHz和50MHz三种),数字信号的瞬间切换会产生许多的高频分量,电磁兼容性成为选择ARM芯片的一个不可忽略的考虑因素。在很多产品中,集成IC既是电磁骚扰的辐射源,也是电磁干扰的受害者,因此,集成IC的EMC性能直接影响到电子整机产品的电磁兼容性能。
Stellaris(群星)系列ARM芯片的定位是汽车电子、运动控制、过程控制、便携电子产品,以及医疗设备等领域,这些领域的电子产品有一个共同的特点或者说需求,就是一定要可靠、稳定,电磁兼容性方面需要(甚至被强制)符合对应的国家/国际标准要求,为了尽量降低其产品EMC符合性的风险,很多开发工程师趋向于把这种EMC要求下推到IC级别,即选择EMC性能较好的集成电路。
美国Luminary Micro(流明诺瑞)公司在Stellaris(群星)系列ARM芯片的EMC性能上进行了比较深入的工作,以降低电磁发射和增强电磁抗干扰能力。2006年,Luminary Micro曾经在第三方检测机构借助评估板对LM3S101、LM3S301、LM3S328、LM3S601、LM3S628、LM3S812、LM3S828等型号进行了EMC评估,测试标准依据欧盟的89/336/EEC指令,测试结果表明Stellaris(群星)系列ARM芯片具有非常好的电磁兼容性能:电磁抗干扰(EMS)方面,符合EN61000-4-2:1995和EN61000-4-3:1996标准;电磁骚扰(EMI)方面,符合EN55022:1998的Class A标准。
专业的封装/测试能够在可靠性方面给集成IC带来什么?
⑴ 合理的电源和地引脚分布。这不仅能够降低电磁骚扰(EMI),而且可以极大地改善地弹(ground bounce)效果。比如,当驱动传输线的器件试图将传输线下拉到逻辑低电平时,地弹反射却仍然维持该传输线在逻辑低阈值电平之上,从而导致电路的失效或者故障。我们的有些客户不解地反映Stellaris系列ARM的VDD和GND管脚分了好多组,太多,浪费了宝贵的管脚资源,但是恰恰因为这样,才使得Stellaris系列ARM拥有极佳的EMC性能! ⑵ 内部PCB设计实现电容和电感的严格控制,这将极大地改善集成IC的整体EMI性能,同时确保进出IC的I/O信号具有较好的完整性。 ⑶ 良好的器件布局和布线,这将极大地改善集成IC的热性能。
在IC的发展历程中,IC封装技术一直跟不上IC制造工艺改进的步伐,其结果是IC的引脚电感总是大于理想值。引脚电感改进的迟缓加上IC内部晶体管开关转换速度的不断上升,最终造成IC封装引脚上过量的振铃。封装技术越差,这种振铃现象越明显。 因此,同样是RS-232/485接口芯片,不同半导体公司的产品,在功能上可能没有什么差别,但在性能表现上有时候差距会非常大。这里面固然有内部电路设计上的因素,IC封装/测试工艺也是主要影响因素之一。
另外,根据Luminary Micro公布的资料,所有SMD器件的湿度敏感级别为3级,属于典型的湿敏器件。建议大家注意包装的密封和干燥,以免长期暴露空气中吸湿,回流时导致功能丧失甚至“爆米花”效应。芯片万一受潮,请在125℃下连续烘干9小时以上。
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