ИРЭ им. В.А. Котельникова РАН English Войти Подать статью
Журнал радиоэлектроники Электронный научный журнал · eISSN 1684-1719
2018, № 11 · СМЕЖНЫЕ ПРОБЛЕМЫ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Исследование функционирования вычислительной техники при воздействии электростатических разрядов

Р.М. Гизатуллин1, Э.А. Хузияхметова1, Э.И. Павлова1, О.В. Чернов1

1 Казанский национальный исследовательский технический университет им. А. Н. Туполева - КАИ, 420111, г. Казань, ул. К. Маркса, д.10, Россия
Полный текст (PDF) DOI: 10.30898/1684-1719.2018.11.11 УДК 621.391.82; 004.056 EDN YRQKKD

Аннотация

Вычислительная техника широко применяется в повседневной жизни. Эффективность ее применения тесно связана с надежным функционированием в реальных условиях эксплуатации, где присутствуют разные источники электромагнитных помех, в том числе, статическое электричество. Максимальные значения потенциала, до которых может заряжаться тело человека, - до пятнадцати киловольт. В работе рассмотрено качество функционирования вычислительной техники при воздействии электростатических разрядов на металлический корпус устройства и цепь заземления. Выявлены уровни помехоустойчивости современной вычислительной техники к воздействию однократных электростатических разрядов. Представлены результаты исследований электромагнитных помех в вычислительной технике при воздействии электростатического разряда. Максимальная величина электромагнитной помехи существенно зависит от напряжения электростатического разряда, площади конструктивных отверстий и может достигать нескольких вольт. Предложены математические модели для моделирования тока электростатического разряда. Рассмотрены методы повышения помехоустойчивости вычислительной техники при воздействии электростатического разряда.

  • вычислительная техника
  • электростатический разряд
  • помехоустойчивость
  • электромагнитная помеха
  • экспериментальное исследование
  • моделирование
  • снижение помех
  • computers
  • electrostatic discharge
  • noise immunity
  • electromagnetic interference
  • experimental research
  • simulation
  • interference reduction
Abstract (in English)

Computers are widely used in everyday life. The effectiveness of their use is closely related to reliable operation in actual operating conditions, where there are various sources of electromagnetic interference, including static electricity. Maximum values of the potential up to which a human body can be charged are up to fifteen kilovolts. The quality of the functioning of computing when exposed to electrostatic discharges on the metal case of the device and the ground circuit are paper discusses. The levels of noise immunity of modern computers to the effects of single electrostatic discharges are identified. The results of studies of electromagnetic interference in computers when exposed to electrostatic discharge are presents. The maximum magnitude of electromagnetic interference significantly depends on the voltage of the electrostatic discharge, the area of the structural holes and can reach several volts. Mathematical models for modeling the current of electrostatic discharge are proposed. The methods for improving the noise immunity of computers under the influence of electrostatic discharge are considered.

Для цитирования

Гизатуллин Р.М., Хузияхметова Э.А., Павлова Э.И., Чернов О.В. Исследование функционирования вычислительной техники при воздействии электростатических разрядов // Журнал радиоэлектроники. – 2018. – № 11. https://doi.org/10.30898/1684-1719.2018.11.11

Литература

  1. Henry O.W. Electromagnetic Compatibility Engineering. New Jersey: John Wiley & Sons, 2009. 872 с.
  2. Кравченко В.И., Болотов Е.А., Летунова Н.И. Радиоэлектронные средства и мощные электромагнитные помехи. М.: Радио и связь, 1987. - 256 с.
  3. Гизатуллин З.М. Анализ электромагнитной обстановки внутри зданий при воздействии разряда молнии // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2008. - №1-2. - С. 38-47.
  4. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Зиатдинов И.Н. Моделирование электромагнитного воздействия на электронные средства по сети электропитания здания // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2014. - №7-8. - С. 104-110.
  5. Гизатуллин З.М., Фазулянов Ф.М., Шувалов Л.Н., Гизатуллин Р.М. Целостность информации в USB флэш-накопителе при воздействии импульсного магнитного поля // Журнал радиоэлектроники. - 2015. - №8. Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/aug15/8/text.pdf
  6. Гизатуллин З.М. Анализ воздействия высоковольтных линий электропередачи на функционирование цифровых элементов печатных плат // Технологии электромагнитной совместимости. - 2006. - №3. - С. 3-9.
  7. Шлеймович М.П., Ляшева С.А., Кирпичников А.П. Вычисление признаков изображений на основе вейвлет-преобразования // Вестник Казанского технологического университета. - 2015. -№18. - С. 223-228.
  8. Boxleither W. Electrostatic discharge and electronic equipment: a practical guide for designing to prevent ESD problems. New York: IEEE press, 1988. 118 p.
  9. Кузнецов В.В., Кечиев Л.Н. Исследование стойкости печатных узлов к воздействию электростатического разряда // Технологии электромагнитной совместимости. - 2013. - №1. - С. 29-38.
  10. Кириллов В.Ю., Марченко М.В., Томилин М.М. Стендовые испытания элементов и устройств космических аппаратов на воздействие электростатических разрядов // Вестник Московского авиационного института. 2017. - № 4. - С. 170-175.
  11. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М. Экспериментальные исследования помехоустойчивости персонального компьютера при импульсном разряде статического электричества // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2011. - №3. - С. 78-83.
  12. Гизатуллин З.М. Электромагнитная совместимость электронно-вычислительных средств при воздействии электростатического разряда // Известия высших учебных заведений. Проблемы энергетики. - 2009. - №1-2. - С. 104-112.
  13. Wang K., Pommerenke D., Chundru R. Numerical modeling of ESD-simulators // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Minneapolis, 2002. pp. 93-98.
  14. Кузнецов В.В., Кечиев Л.Н., Абрамешин А.Е. Экспериментальное исследование формы тока ЭСР при разряде с печатной платой // Технологии электромагнитной совместимости. - 2014. - №1. - С. 46-52.
  15. Кириллов В.Ю., Томилин М.М. Расчет напряженности электрического и магнитного полей от электростатических разрядов // Технологии электромагнитной совместимости. 2017. - №2. - С. 15-24.
  16. Pommerenke D., Van Doren T., Kai W. ESD currents and fields on the VCP and HCP modeled using quasi-static approximations // Proceedings of the IEEE International Symposium on EMC. Minneapolis, 2002. pp. 81-86.
  17. Centola F., Pommerenke D., Kai W. ESD excitation model for susceptibility study // Proceedings of the IEEE International Symposium on Electromagnetic Compatibility. Boston, 2003. pp. 58-63.
  18. Huang Y., Wu T. Numerical and experimental investigation of noise coupling perturbed by ESD currents on printed circuit boards // Proceedings of the IEEE International Symposium on EMC. Boston, 2003. pp. 43-47.
  19. Шкиндеров М.С., Гизатуллин З.М. Исследование функционирования системы контроля и управления доступом в условиях воздействия электростатических разрядов // Радиотехника и электроника. - 2018. - №11. - C. 1181-1187.
  20. ГОСТ 30804.4.2-2013. Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к электростатическим разрядам. Требования и методы испытаний. М.: Стандартинформ, 2013. - 46 с.
  21. Пирогов Ю.А., Солодов А.В. Повреждения интегральных микросхем в полях радиоизлучения // Журнал радиоэлектроники. - 2013. - №6. - Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun13/15/text.pdf
  22. Здухов Л.Н., Исаев А.П., Парфёнов Ю.В., Титов Б.А. Методика оценки вероятности сбоев цифровых устройств при воздействии сверхкоротких электромагнитных импульсов // Журнал радиоэлектроники. - 2011. - №5. - Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/may11/1/text.pdf
  23. Гизатуллин З.М. Повышение эффективности экранирования металлических корпусов электронных средств // Технологии электромагнитной совместимости. - 2010. - № 3. - С. 37-43.
  24. Гизатуллин З.М. Снижение электромагнитных помех в межсоединениях многослойных печатных плат // Вестник Казанского государственного технического университета им. А.Н. Туполева. - 2012. - №2. - С. 199-205.
  25. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Нуриев М.Г., Назметдинов Ф.Р. Снижение электромагнитных помех и защита информации в вычислительной технике с помощью экранирующих стекол // Вестнк Казанского государственного энергетического университета. - 2017. - №3. - С. 46-57.
  26. Гизатуллин З.М., Гизатуллин Р.М., Назметдинов Ф.Р., Набиев И.И. Повышение помехоустойчивости электронных средств при электромагнитных воздействиях по сети электропитания // Журнал радиоэлектроники. - 2015. - №6. - Режим доступа: http://jre.cplire.ru/jre/jun15/14/text.pdf
  27. Гут Р.В., Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Шлеймович М.П. Методы ранговой фильтрации в системах видеонаблюдения // Вестник технологического университета. 2017. Т. 20. № 17. С. 71-73.
  28. Шлеймович М.П., Кирпичников А.П., Ляшева С.А., Медведев М.В. Выделение границ на изображениях на основе модели энергетических признаков вейвлет-преобразования // Вестник технологического университета. - 2017. Т. 20. - №21. - С. 103-107.
  29. Газизов А.Т., Заболоцкий А.М., Газизов Т.Р. Разложение сверхкороткого импульса в структурах с лицевой связью // Известия высших учебных заведений. Физика. - 2017. - №3. - С. 70-75.