Một vấn đề tôi thấy khá thường xuyên với các sản phẩm tiêu dùng hoặc thương mại không được che chắn là CPU bị reset trong thời gian thử nghiệm khả năng miễn nhiễm, chẳng hạn như trong quá trình thử nghiệm phóng tĩnh điện (ESD). Nếu không được xử lý, điều này có thể dẫn đến hỏng hóc tại hiện trường và các vấn đề liên quan đến sự hài lòng của khách hàng.
Biện pháp khắc phục thường khá đơn giản và các nhà sản xuất IC thậm chí còn đề cập đến giải pháp, nhưng nó thường được chôn sâu trong bảng dữ liệu. Đó là bộ lọc thông thấp RC.
Hình 1 cho thấy mô tả đơn giản về dạng sóng ESD (từ tiêu chuẩn IEC 61000-4-2). Các xung dòng điện ESD thường có thời gian tăng nhỏ hơn nhiều so với 1 ns.
Hình 1 – Xung ESD lý tưởng theo tiêu chuẩn IEC 61000-4-2.
Khi đo bằng máy hiện sóng có băng thông 1,5 GHz, thời gian tăng trung bình được đo ở mức 575 ps, như thể hiện trong Hình 2. Rõ ràng là nó bị giới hạn bởi băng thông, vì tôi đã đo thời gian tăng nhanh tới 35 ps trên một số máy hiện sóng rất nhanh.
Hình 2 – Đo xung dòng điện ESD cho thấy thời gian tăng từ 546 đến 600 ps.
Một khách hàng của tôi đã gặp khá nhiều thách thức với ESD khi tác động lên tín hiệu CPU reset của bộ xử lý nhúng của họ. Bo mạch họ đang sử dụng là bo mạch mục đích chung với nhiều đầu nối I/O được sắp xếp xung quanh các cạnh. Chỉ cần kết nối cáp USB là có thể reset bộ xử lý. Ngay cả ESD do người đi ngang qua tạo ra cũng có thể khiến máy bị dừng.
Tôi đã kiểm tra bố cục layout bo mạch PC và đã vẽ các mũi tên cho thấy cách các đường tín hiệu reset CPU dẫn ra tất cả các đầu nối connector và cắt ngang bo mạch trên một vài inch (Hình 3). Tất nhiên, các đường reset dài này đóng vai trò là ăng-ten thu khá tốt và dễ dàng ghép nối các trường ESD vào CPU.
Hình 3 – Các mũi tên chỉ ra tất cả các đường tín hiệu reset CPU.
Như đã đề cập, giải pháp là một bộ lọc thông thấp RC đơn giản. Các giá trị không quá khắt khe và thông thường, điện trở có thể là 1k đến 10k Ohm và tụ điện là 1 đến 10 nF (Hình 4).
Hình 4 – Nên sử dụng bộ lọc thông thấp RC đơn giản trên tất cả các chân reset CPU để lọc các dòng điện thoáng qua, chẳng hạn như ESD hoặc EFT.
