Elektronisches Design - Möglichkeiten zur Verbesserung der Effizienz des PCB-Designs

Grundsätzlich gesehen, Die elektromagnetische Verträglichkeit wird mit bestehenden Modellen in der Prüfkammer geprüft und verifiziert. Diese Tests sind nicht nur teuer, sondern auch zeitaufwendig. Es gibt viele Möglichkeiten, frühzeitige Softwaresimulation im Designprozess einzusetzen, um die Testkosten zu senken. Allerdings, EMV ist ein komplexes Thema, und es ist derzeit sehr schwierig, eine vollständige 3D-Simulation komplexer Leiterplatten zu erreichen. Wegen dieser Schwierigkeiten, Experten können sich nur auf die Simulation von Schlüsselbereichen der Leiterplatte konzentrieren, wie Strom- und Erdungssysteme oder einzelne kritische Netzwerke, to determine the causes of electromagnetic field radiation (emission) and radiation (sensitivity). Die gewonnenen Erkenntnisse werden auf die Gestaltungsprinzipien von Leiterplattenschaltungsdesigner.

Im neu entwickelten Simulationssoftware-Paket, Benutzer können das komplette Verdrahtungsdesign von den beliebtesten Leiterplattenlayout Werkzeuge. Die Verdrahtungsüberprüfung prüft verschiedene Konstruktionsprinzipien aller Leiterplattenschichten, Netzwerke oder Spuren. Die Software kann die Verdrahtungsdaten folgender Verdrahtungswerkzeuganbieter importieren: Altium, Kadenz, Mentor, OrCAD und Zuken. Die Software wird gemeinsam von Experten professioneller Simulationssoftwareunternehmen und namhaften IT-Branchengiganten entwickelt..

Ersteres bietet Schnittstellen zu einer Vielzahl von Leiterplatten-Verdrahtungswerkzeugen, während letzteres sich auf ein Expertensystem konzentriert, das seit Jahrzehnten EMV/SI-Regeln etabliert und verifiziert. Im Laufe der Jahre haben die Experten des Unternehmens viele EMV-Designfragen mit flexibler Messtechnik untersucht und schließlich verschiedene effektive Designregeln festgelegt. Das kritische Design wird nach diesen Regeln überprüft und die Ergebnisse werden durch Tests verifiziert. Schließlich werden die verschiedenen Funktionen zu einem Softwaretool kombiniert, das die Hauptquellen häufiger elektromagnetischer Störungen identifizieren kann.

Für diese universelle Software sind keine EMV-Experten erforderlich. Damit können Leiterplattendesigner überprüfen, ob das Design den EMV-Regeln entspricht. Zweitens liefert die Software dem Verdrahtungsplaner detaillierte Beschreibungen und Lösungsmöglichkeiten für das EM-Problem. Der integrierte Browser kann den genauen Standort von EMV-Verstößen im Design anzeigen. Der Hauptzweck der Entwicklung dieses Softwarepakets besteht darin, Benutzern ohne einschlägige EMV-Kenntnisse die Möglichkeit zu geben, EMV-Probleme früher und einfacher in der Konstruktion zu lokalisieren und so die Kosten für Messung und Neugestaltung zu minimieren.

regelbasierte Inspektion

Emission oder Kopplung wird durch Verletzung bestimmter geometrischer Regeln verursacht. Beispielsweise hat jedes Signal einen voreingestellten Pfad für die Signalspur, aber es gibt oft Schleifen in der Leistungsschicht und der Masseschicht. Der Schleifenstrom wählt immer den Pfad mit dem geringsten Widerstand; Wählen Sie gleichzeitig unter Hochfrequenzbedingungen den Pfad mit der niedrigsten Impedanz. Diese neue Software kann bestimmen, welcher Rückweg nicht kontinuierlich ist. Beispielsweise kann dieser Pfad durch eine getrennte Ebene unterbrochen werden. Wenn die Schleife dem Signalpfad nicht geometrisch folgen kann, verwendet der Schleifenstrom einen anderen Pfad. Abhängig von der Größe des Bereichs um den Schleifenstrom kann eine Antenne Störsignale ausstrahlen oder empfangen, was zu einem Ausfall der EMV-Konformität oder einem möglichen Konstruktionsfehler führen kann. Dieses Softwaretool erkennt, ob ein solches diskontinuierliches Kupfer in der Versorgungsschicht über einen oder mehrere Kondensatoren für hohe Frequenzen verbunden ist. Diese Kondensatoren bilden einen Pfad mit niedriger Impedanz zum Schleifenstrom, wodurch unerwünschte Schleifen vermieden werden.

EMV-Probleme, die dadurch verursacht werden, dass der Kondensator zu weit vom Signal entfernt ist, um mit dem Fehler verbunden zu werden

Eine weitere Regel ist, nach Netzwerken zu suchen, die die Signalschicht und die Referenzebene des Schleifenstroms ändern. Ändert sich die Signalspur nur von oben nach unten, ist die resultierende Strahlung sehr gering. In diesem Fall kann der Schleifenstrom weiterhin in derselben Ebene fließen. Werden Signalschicht und Referenzebene gleichzeitig geändert, muss der Rückweg gewährleistet sein. Die Verwendung von Kondensatoren in der Nähe von Durchkontaktierungen muss vermeiden, unerwünschte Pfade und Schleifenströme zu erzeugen. Diese Software-Designregel muss Änderungen in den Schichten des porösen Bereichs unter dem BGA erkennen und zulassen, da der Reflow nicht durch den Kondensator, sondern durch den BGA geht. Wird dieses Prinzip verletzt, werden die Durchkontaktierungen, an denen der Schichtwechsel stattfindet, von der Software hervorgehoben. Bei höheren Signalfrequenzen ist es notwendig, die Länge des äußeren Schichtkabels zu reduzieren, die maximal zulässige Länge des Kabels zu überprüfen, und der Verstoß wird aufgezeigt.

Eine weitere Regel ist, den maximalen Abstand vom DC-Sperrkondensator zum Anschlussstift der Versorgungsspannung zu überprüfen. Da der effektive Radius des Blockkondensators klein ist, kann er den zulässigen Abstand, der mit dem Entkopplungsstift verbunden ist, nicht überschreiten. Ansonsten hat der Kondensator keine Wirkung und kann ignoriert werden. Verstöße gegen diese Regel werden zusammen mit dem Abstand zu jedem Kondensator aufgelistet. Die letzte wichtige Regel ist, dass die Spur nicht zu nah am Rand der Referenzebene liegen darf. In diesem Fall ändert sich die Linienimpedanz und kann dazu führen, dass das Signal bei der Unterbrechung der Impedanz reflektiert wird.

Mit diesem Softwarepaket können Sie bestimmte Regeln überprüfen, den Benutzer durch eine Fehlerliste führen und dann die wichtigsten Bereiche der Verkabelung anzeigen. Die Änderung der Position von Komponenten in den frühen Phasen der Entwurfsphase kann einen Verdrahtungsweg schaffen, der elektromagnetische Kompatibilitätsprobleme verhindert, zusätzliche Abschirmungen oder Filter überflüssig macht, wodurch wertvoller Platz auf der Leiterplatte und Komponentenkosten eingespart werden.

Abschließend

Als die Leiterplattendesign wird immer komplexer, und die elektromagnetische Verträglichkeitsspezifikation entwickelt sich immer strenger, Es ist notwendig, eine Lösung in der frühen Phase der Entwurfsphase zu suchen. Das Software-Simulationspaket, Besonders wenn es zusammen mit der effektiven Schnittstelle von weit verbreiteten Verdrahtungswerkzeugen verwendet wird, ist von großer Bedeutung im Produktentwicklungsprozess.