Novel modeling strategy for a BCI set-up applied in an automotive application: an industrial way to use EM simulation tools to help Hardware and ASIC designers to improve their designs for immunity tests

Electronics suppliers of automotive industry use BCI (Bulk Current Injection) measurements to qualify immunity robustness of their equipment whereas electronics components manufacturers use DPI (Direct Power Injection) to qualify immunity of their component. Due to harness resonances, levels obtained during a BCI test exceed standard DPI requirements imposed by automotive suppliers onto components' manufacturers. We propose to use BCI set-up modeling to calculate the equivalent DPI level obtained at the component level during equipment testing and to compare results with DPI measurements realized at IC level

An Analog-to-Digital Converter Immunity Modelling based on a Stochastic Approach

This paper proposes a methodology to model an electronic board according to a bottom-up approach. This method is applied to build the model of a synchronous buck DC-DC converter board for conducted emission prediction purpose. The different steps to select the model terminals and the construction of the component and PCB interconnect models are described

Multiport ICIM-CI modeling approach applied to a bandgap voltage reference

This paper presents a modelling approach to build a multiport ICIM-CI model describing the impact of RF disturbances injection through different pins of a micro-power bandgap reference. The component chosen for this study is a commercial one. It combines high accuracy and low drift with low supply current and small package

Modèle ICIM-CI multiports d'une référence de tension

Cet article présente la méthodologie de construction du modèle d’immunité conduite (ICIM-CI) d’une référence de tension commerciale. Il s’agit d’un modèle multiport qui prend en compte les perturbations injectées à travers les différents ports du circuit sous test

Translation of automotive module RF immunity test limits into equivalent IC test limits using S-parameter IC models

A method to translate immunity specifications of automotive modules into equivalent requirements at integrated circuit (IC) level, using linear scattering parameter models of the ICs, is presented. A technique is described to determine S-parameters of ICs by simulations based on back-annotated analog schematics. The simulation results are compared with measurement data obtained using a specially designed test board. As an example, simulation and measurement results are given for the input stage of an automotive sensor interface. A good agreement is obtained from the lowest test frequency up to 1 GHz. Above this value, the measured results seem to be dominated by package effects

The physics of galactic winds driven by active galactic nuclei

Active galactic nuclei (AGN) drive fast winds in the interstellar medium of their host galaxies. It is commonly assumed that the high ambient densities and intense radiation fields in galactic nuclei imply short cooling times, thus making the outflows momentum-conserving. We show that cooling of high-velocity, shocked winds in AGN is in fact inefficient in a wide range of circumstances, including conditions relevant to ultra-luminous infrared galaxies (ULIRGs), resulting in energy-conserving outflows. We further show that fast energy-conserving outflows can tolerate a large amount of mixing with cooler gas before radiative losses become important. For winds with initial velocity v_in>~10,000 km s^-1, as observed in ultra-violet and X-ray absorption, the shocked wind develops a two-temperature structure. While most of the thermal pressure support is provided by the protons, the cooling processes operate directly only on the electrons. This significantly slows down inverse Compton cooling, while free free cooling is negligible. Slower winds with v_in~1,000 km s^-1, such as may be driven by radiation pressure on dust, can also experience energy-conserving phases but under more restrictive conditions. During the energy-conserving phase, the momentum flux of an outflow is boosted by a factor ~v_in/2v_s by work done by the hot post-shock gas, where v_s is the velocity of the swept-up material. Energy-conserving outflows driven by fast AGN winds (v_in~0.1c) may therefore explain the momentum fluxes Pdot>>L_AGN/c of galaxy-scale outflows recently measured in luminous quasars and ULIRGs. Shocked wind bubbles expanding normal to galactic disks may also explain the large-scale bipolar structures observed in some systems, including around the Galactic Center, and can produce significant radio, X-ray, and gamma-ray emission. [Abridged]Comment: 20 pages, 8 figures. MNRAS, in pres

Development of an investigation methodology of EMC non-compliance based on near field measurement in immunity and numerical simulation to prepare the qualification of electronic boards

Le fort développement de l’électronique dans les industries de l’automobile et aéronautique a commencé dans les années 1990 par le remplacement de fonctions mécaniques ou hydrauliques par des fonctions électriques comme les commandes de vol d’un avion ou l’injection électronique dans un véhicule. Il s’est poursuivi dans les années 2000 avec l’électrification ou l’hybridation de la propulsion et s’est intensifié dans les années 2010 avec l’arrivée de fonctions d’aide à la conduite (régulateur adaptatif, détection d’obstacles,…) ou d’accessibilité et de configuration du véhicule à l’aide de son téléphone portable. La conduite autonome qu’elle soit terrestre ou aérienne est aujourd’hui avec le stockage d’énergie embarquée un enjeu majeur pour tous les industriels du secteur. La rupture n’est pas seulement technologique. Elle voit également l’émergence de nouveaux industriels non familiers aux contraintes de validation et de qualification d’équipements électroniques embarqués.La complexité et l’accroissement des fonctions rendent de plus en plus complexes les procédures nécessaires à la qualification CEM des composants et des équipements. Les temps de qualification et les risques de non-conformités CEM augmentent drastiquement alors que, pour des raisons économiques, les laboratoires certifiés sont obligés de fonctionner en 3x8 et disposent de peu de ressources qualifiées et de temps pour l’investigation rapide des problèmes durant les essais. Le coût des moyens et des personnels certifiés pour un essai normatif en RI (Radiated Immunity) ISO 11452-2 est élevé et constitue un goulot d’étranglement pour les équipementiers car les retards de planning liés à une non-conformité détectée tardivement sont économiquement pénalisants. Pour résoudre leur problème, les équipementiers ont besoin de disposer d’un moyen d’investigation en RI rapide, économique et facile d’utilisation.La méthode NFSI (Near Field Scan Immunity) est une méthode d’immunité rayonnée développée et normalisée IEC TS62132-9 pour les circuits intégrés mais également applicable pour les cartes électroniques. Elle permet la localisation spatiale de défauts fonctionnels provoqués par un champ électrique et/ou magnétique généré par une sonde placée en zone de champ proche électromagnétique du composant. Les sondes d’immunité existantes ne sont pas adaptées à de l’investigation rapide sur des PCB (Printed Circuit Board). Leur très forte résolution spatiale permettant de provoquer des défauts à l’échelle d’un circuit intégré est un inconvénient en terme de temps de mesure et leur géométrie ne leur permet pas de se coupler fortement sur une piste de PCB. Une gamme de sondes d’immunité spécifiquement adaptées à la l’investigation rapide sur PCB a été développée. Elles couvrent des surfaces de 1 à 2 cm², génèrent un fort champ magnétique avec peu de puissance et présentent un facteur de couplage entre -40 et -25 dB sur une gamme de fréquences étendue de 200 MHz à 3 GHz.Si ces sondes permettent facilement de reproduire au niveau d’un PCB les défauts observés lors d’un essai en RI, le principal problème est de corréler les mesures NFSi et RI afin de prédire un niveau d’immunité en champ lointain à partir d’une mesure en champ proche. Le problème réside principalement dans la prise en compte des résonances du faisceau électrique visibles sur une mesure RI mais non reproduites en NFSi. A partir de mesures RI et NFSi effectuées sur des démonstrateurs, une méthodologie a été développée pour la prédiction du niveau d’immunité en RI d’un équipement dans le cas de reprise de conception de PCB liés notamment au problème d’obsolescence ou de double source des composants. Cette méthodologie est également applicable à une nouvelle conception en utilisant les résultats d’une simulation numérique basée sur le modèle de Taylor.The strong development of electronics in the automotive and aeronautical industries began in the 1990s with the replacement of mechanical or hydraulic functions with electrical functions such as flight controls or electronic injection into a vehicle. It continued in the 2000s with the electrification or hybridization of propulsion and intensified in the 2010s with the arrival of functions of driving assistance (adaptive cruise control, obstacle detection,...) or accessibility and configuration of the vehicle using its mobile phone. Autonomous driving, whether land or air, is with on-board energy storage now a major challenge for all industries in the sector. The disruption is not just technological. It also sees the emergence of new industrialists unfamiliar with the constraints of validation and qualification of on-board electronic equipment.The complexity and increasing number of functions make more and more complex the procedures necessary to qualify components and equipment for CEM. Qualification times and the risk of CEM non-compliance increase dramatically while, for economic reasons, certified laboratories are required to operate in 3 shifts and have few qualified resources and time for rapid investigation of problems during testing. The cost of means and certified personnel for a normative test in Radiated Immunity (RI) ISO 11452-2 is high and constitutes a bottleneck for OEMs because planning delays due to late-detected non-compliance are economically penalizing. To solve their problem, OEMs need a quick, economical and easy-to-use RI investigative system.The Near Field Scan Immunity (NFSI) method is a radiated immunity method developed and standardized IEC TS62132-9 for integrated circuits but also applicable for electronic boards. It allows the spatial location of functional defects caused by an electric and/or magnetic field generated by a probe placed in the components near electromagnetic field zone. Existing immunity probes are not suitable for rapid investigation of PCB (Printed Circuit Board). Their very high spatial resolution to cause defects at the scale of an integrated circuit is a drawback in terms of measurement time and their geometry does not allow them to strongly couple on a PCB track. To solve this point, we have specified and designed a range of immunity probes specifically adapted to rapid investigation on PCB. They cover surfaces of 1 to 2 cm², generate a strong magnetic field with little power and have a coupling factor between -40 and -25 dB over an extended frequency range of 200 MHz to 3 GHz.While these probes make it easy to reproduce at the PCB level the defects observed in a RI test, the main problem is to correlate NFSi and RI measurements to predict a level of far field radiated immunity level from a near field measurement. Based on RI and NFSi measurements performed on demonstrators, we have developed a methodology to take in account in the NFSi measurement the resonances of the electrical harness. This methodology allows the prediction of the level of Radiated Immunity of an equipment in the case of PCB redesign due to the problem of components obsolescence or double sourcing. From an existing RI measurement performed on original version of a PCB and NFSi measurement performed at constant power on original and modified PCB versions, the methodology allows a prediction of the radiated immunity level of modified version. This methodology is also applicable to a new design when no RI measurement is available for the original version using the results of a numerical simulation based on the Taylor’s model

Développement d’une méthodologie d’investigation des non-conformités CEM basée sur la mesure champ proche en immunité et la simulation numérique en vue de la qualification des cartes électroniques

National audienceThe strong development of electronics in the automotive and aeronautical industries began in the 1990s with the replacement of mechanical or hydraulic functions with electrical functions such as flight controls or electronic injection into a vehicle. It continued in the 2000s with the electrification or hybridization of propulsion and intensified in the 2010s with the arrival of functions of driving assistance (adaptive cruise control, obstacle detection,...) or accessibility and configuration of the vehicle using its mobile phone. Autonomous driving, whether land or air, is with on-board energy storage now a major challenge for all industries in the sector. The disruption is not just technological. It also sees the emergence of new industrialists unfamiliar with the constraints of validation and qualification of on-board electronic equipment.The complexity and increasing number of functions make more and more complex the procedures necessary to qualify components and equipment for CEM. Qualification times and the risk of CEM non-compliance increase dramatically while, for economic reasons, certified laboratories are required to operate in 3 shifts and have few qualified resources and time for rapid investigation of problems during testing. The cost of means and certified personnel for a normative test in Radiated Immunity (RI) ISO 11452-2 is high and constitutes a bottleneck for OEMs because planning delays due to late-detected non-compliance are economically penalizing. To solve their problem, OEMs need a quick, economical and easy-to-use RI investigative system.The Near Field Scan Immunity (NFSI) method is a radiated immunity method developed and standardized IEC TS62132-9 for integrated circuits but also applicable for electronic boards. It allows the spatial location of functional defects caused by an electric and/or magnetic field generated by a probe placed in the components near electromagnetic field zone. Existing immunity probes are not suitable for rapid investigation of PCB (Printed Circuit Board). Their very high spatial resolution to cause defects at the scale of an integrated circuit is a drawback in terms of measurement time and their geometry does not allow them to strongly couple on a PCB track. To solve this point, we have specified and designed a range of immunity probes specifically adapted to rapid investigation on PCB. They cover surfaces of 1 to 2 cm², generate a strong magnetic field with little power and have a coupling factor between -40 and -25 dB over an extended frequency range of 200 MHz to 3 GHz.While these probes make it easy to reproduce at the PCB level the defects observed in a RI test, the main problem is to correlate NFSi and RI measurements to predict a level of far field radiated immunity level from a near field measurement. Based on RI and NFSi measurements performed on demonstrators, we have developed a methodology to take in account in the NFSi measurement the resonances of the electrical harness. This methodology allows the prediction of the level of Radiated Immunity of an equipment in the case of PCB redesign due to the problem of components obsolescence or double sourcing. From an existing RI measurement performed on original version of a PCB and NFSi measurement performed at constant power on original and modified PCB versions, the methodology allows a prediction of the radiated immunity level of modified version. This methodology is also applicable to a new design when no RI measurement is available for the original version using the results of a numerical simulation based on the Taylor’s model.Le fort développement de l’électronique dans les industries de l’automobile et aéronautique a commencé dans les années 1990 par le remplacement de fonctions mécaniques ou hydrauliques par des fonctions électriques comme les commandes de vol d’un avion ou l’injection électronique dans un véhicule. Il s’est poursuivi dans les années 2000 avec l’électrification ou l’hybridation de la propulsion et s’est intensifié dans les années 2010 avec l’arrivée de fonctions d’aide à la conduite (régulateur adaptatif, détection d’obstacles,…) ou d’accessibilité et de configuration du véhicule à l’aide de son téléphone portable. La conduite autonome qu’elle soit terrestre ou aérienne est aujourd’hui avec le stockage d’énergie embarquée un enjeu majeur pour tous les industriels du secteur. La rupture n’est pas seulement technologique. Elle voit également l’émergence de nouveaux industriels non familiers aux contraintes de validation et de qualification d’équipements électroniques embarqués.La complexité et l’accroissement des fonctions rendent de plus en plus complexes les procédures nécessaires à la qualification CEM des composants et des équipements. Les temps de qualification et les risques de non-conformités CEM augmentent drastiquement alors que, pour des raisons économiques, les laboratoires certifiés sont obligés de fonctionner en 3x8 et disposent de peu de ressources qualifiées et de temps pour l’investigation rapide des problèmes durant les essais. Le coût des moyens et des personnels certifiés pour un essai normatif en RI (Radiated Immunity) ISO 11452-2 est élevé et constitue un goulot d’étranglement pour les équipementiers car les retards de planning liés à une non-conformité détectée tardivement sont économiquement pénalisants. Pour résoudre leur problème, les équipementiers ont besoin de disposer d’un moyen d’investigation en RI rapide, économique et facile d’utilisation.La méthode NFSI (Near Field Scan Immunity) est une méthode d’immunité rayonnée développée et normalisée IEC TS62132-9 pour les circuits intégrés mais également applicable pour les cartes électroniques. Elle permet la localisation spatiale de défauts fonctionnels provoqués par un champ électrique et/ou magnétique généré par une sonde placée en zone de champ proche électromagnétique du composant. Les sondes d’immunité existantes ne sont pas adaptées à de l’investigation rapide sur des PCB (Printed Circuit Board). Leur très forte résolution spatiale permettant de provoquer des défauts à l’échelle d’un circuit intégré est un inconvénient en terme de temps de mesure et leur géométrie ne leur permet pas de se coupler fortement sur une piste de PCB. Une gamme de sondes d’immunité spécifiquement adaptées à la l’investigation rapide sur PCB a été développée. Elles couvrent des surfaces de 1 à 2 cm², génèrent un fort champ magnétique avec peu de puissance et présentent un facteur de couplage entre -40 et -25 dB sur une gamme de fréquences étendue de 200 MHz à 3 GHz.Si ces sondes permettent facilement de reproduire au niveau d’un PCB les défauts observés lors d’un essai en RI, le principal problème est de corréler les mesures NFSi et RI afin de prédire un niveau d’immunité en champ lointain à partir d’une mesure en champ proche. Le problème réside principalement dans la prise en compte des résonances du faisceau électrique visibles sur une mesure RI mais non reproduites en NFSi. A partir de mesures RI et NFSi effectuées sur des démonstrateurs, une méthodologie a été développée pour la prédiction du niveau d’immunité en RI d’un équipement dans le cas de reprise de conception de PCB liés notamment au problème d’obsolescence ou de double source des composants. Cette méthodologie est également applicable à une nouvelle conception en utilisant les résultats d’une simulation numérique basée sur le modèle de Taylor

ICEM Generator – A tool for the construction of IC emission models

International audienc

Principe d'un plan factoriel fractionné intégrant des facteurs qualitatifs et quantitatifs. Application à la production d'un milieu de culture et d'inoculation pour Bradyrhizobium japonicum

International audienceTo improve the production of Bradyrhizobium japonicum in liquid culture media, different carbon and nitrogen substrates at different concentrations were tested. In order to study simultaneously these qualitative and quantitative factors, a suitable experimental design was necessary. We develop here the principle leading to such fractional factorial designs. The specific design used allowed us to decrease the theoretical number of treatments from 1 024 to 128 and to get estimates of factorial main effects and 2-factor interactions. Five of the 7 tested factors, pH, carbon and organic nitrogen sources, yeast extract concentration and organic nitrogen concentration, were found to have a significant effect on optical density. They also were found to interact with each other. The design allowed us to select 2 media that produced more than 10 10 bacteria/ml.Afin d’améliorer la production de Bradyrhizobium japonicum en milieu de culture liquide, nous avons comparé les performances de plusieurs substrats carbonés et azotés à différentes concentrations. La prise en compte simultanée de ces facteurs qualitatifs et quantitatifs a nécessité l’utilisation de plans factoriels adaptés, dont nous développons ici le principe de construction. Le plan factoriel fractionnaire retenu a permis de réduire le nombre de traitements étudiés de 1 024 à 128, tout en autorisant l’estimation des effets principaux et des interactions entre 2 facteurs. L’analyse a montré que, sur les 7 facteurs testés, 5 d’entre eux : le pH, la source de carbone, la source d’azote organique, la dose d’extrait de levure et la dose d’azote organique, ont un effet principal significatif sur la densité optique du milieu et présentent également des interactions significatives. Le plan d’expérience a permis de sélectionner 2 milieux de culture produisant plus de 10 10 germes/ml