Elektronisches Design - So lösen Sie schnell EMI-Probleme im Leiterplattendesign

Leiterplattenlayout, Routing, und Handhabung von Kraftflugzeugen haben einen sehr wichtigen Einfluss auf das EMI-Problem der gesamten Leiterplatten. In diesem Artikel wird diskutiert, wie EMIStream verwendet werden kann, um EMI-Probleme auf Board-Ebene durch Fallanalyse zu lösen. Mit zunehmender Komplexität elektronischer Systeme, EWI-Probleme nehmen ebenfalls zu. Damit ihre Produkte den einschlägigen internationalen Normen entsprechen, Konstrukteure müssen zwischen Büro und EMV-Labor hin und her gehen, um wiederholt zu testen, das Design ändern, und erneut testen. Dies verschwendet nicht nur Personal und materielle Ressourcen, aber verzögert auch die Markteinführungszeit des Produkts, das dem Unternehmen unermessliche Verluste bringt. Daher, Wie EMI-Probleme rechtzeitig im Produktdesign erkannt werden können, wird wichtig.

Electromagnetic interference (EMI) is divided into two types: conducted interference and radiated interference. Geführte Störungen sind hauptsächlich Störsignale, die von elektronischen Geräten erzeugt werden, die sich gegenseitig durch leitfähige Medien oder öffentliche Stromleitungen stören. Strahlende Störung bezieht sich auf das Störsignal, das von elektronischen Geräten erzeugt wird, das durch räumliche Kopplung an ein anderes Schaltungsnetz oder elektronische Geräte übertragen wird. In der Leiterplatten, Es gibt zwei Formen elektromagnetischer Energie, nämlich Differenzmodus EMI und Gleichtakt EMI. Wenn das Gerät Differenzmodus EMI auftritt, wenn der Ausgangsstrom in eine Last fließt. Die Hauptmethode zur Lösung von EMI besteht darin, die abgestrahlte Energie zu reduzieren, die aus verschiedenen Gründen auf der Leiterplatte erzeugt wird, und der Schlüssel zur Steuerung von EMI besteht darin, die Wegimpedanz der Erdungsebene der Stromversorgung Resonanz und Schaltungsrückführung zu reduzieren, und um Bypass- und Entkopplungskondensatoren korrekt zu platzieren.

1. EMIStream analysis process
EMIStream is embedded in the whole process of PCB design. Die Lösung von EMI-Problemen in der Entwurfsphase ist vorteilhaft, um die Anzahl der wiederholten Entwürfe zu reduzieren.

2. EMI inspection of layout
2.1 Wenn das Layout abgeschlossen ist, Import der Allegro Daten direkt in das EMIStream Tool. EMIStream und Mainstream PCB Design Tools von Mentor, ZukenCity in Germany, Altium und andere Unternehmen verfügen auch über Schnittstellen, um einen vollständigen Datenimport zu gewährleisten.
2.2 Legen Sie die Stapelinformationen fest, und füllen Sie die EMI entsprechend den Stapelinformationen der Leiterplatte aus.
2.3 Entsprechend den Konstruktionsdaten der Schaltung, die Einstellungen der entsprechenden NET-Frequenz korrekt ausfüllen, Übersprechergruppe, Differentialpaar, und Erdungssignal im Stromkreis.
2.4 Legen Sie die Parameter der Regel fest, wir wählen die Standardparameter, und wählen Sie die Längenprüfung und Strahlungswertprüfung Elemente aus, um das Brett zu überprüfen. Das Prüfergebnis wird in Form eines Dialogs angezeigt. Der Benutzer klickt auf die Fehlermeldung, um das betreffende NET anzuzeigen, and then adopts the following two methods to eliminate the EMI problem: (1) Adjust the layout position of the parts to reduce the total length of the NET; (2) Adjust the topology of the network to reduce the intensity of common mode radiation.

3. EMI inspection during layout and wiring and after completion:
3.1 Wenn das Layout und die Verkabelung abgeschlossen sind, das gesamte Board Netzwerk Inspektion wird durchgeführt, und alle zu erfassenden Schlüsselsignale werden über NET Parameter ausgewählt, wie Uhr, Daten, Adresszeile, Differentialpaar, etc. Zur gleichen Zeit, 13-Regeln können beliebig als Maßstab für die EMI-Inspektion gewählt werden.
3.2 Die 13-Regeln enthalten zwei Regeln für die durchgeführte Strahlungsanalyse, 3 Regeln für die Stromkreisanalyse, 2 Regeln für die Analyse der Stromversorgung und der Bildung, 4 Regeln für die Analyse der Signalintegrität, und 2 Regeln für die Bauteillayoutanalyse.
3.3 Die Prüfergebnisse werden in einem Dialogfeld angezeigt, listed one by one from top to bottom according to the seve

rity of the EMI problem of the network. Jedes fehlerhafte Netzwerk öffnen, Alle EMI-Fehlerinformationen werden aufgelistet, und einige Fehlerinformationen werden auch Änderungsanforderungen anzeigen, Auflistung des Strahlungswerts des Netzes und des Gleichtaktstrahlungswerts der differentiellen Strahlung; zur gleichen Zeit, Das Netzwerk wird hoch auf dem PCB-Layout sein. Helligkeit wird angezeigt, und alle Fehler sind im Netzwerk mit einem roten Kreis markiert. Die Prüfergebnisse werden in einem Dialog angezeigt, Die fehlerhaften Netze werden auf dem PCB-Layout hervorgehoben, und alle Fehler sind auf den Netzen mit roten Kreisen markiert. Zum Beispiel, wenn ein Fehler anzeigt, dass das Netzwerk keine vollständige Stromschleife hat, Klicken Sie auf den Fehler, und der Bildschirm wird vergrößert und mit einem roten Kreis angezeigt, um den falschen Ort zu markieren. Zur gleichen Zeit, ein Dialogfeld erscheint, Angabe des Fehlerurses und Angabe mehrerer Änderungsvorschläge. These suggestions include: (1) Modify the path of the wires to avoid copper foils across different NETs, was zu unvollständigen Bezugsebenen und Impedanzanpassungen führt. (2) Modify the shape of the copper foil so that the wire has a complete reference plane. Der zweite Fehler ist der abgestrahlte dB-Wert des Netzwerks, unterteilt in Differenz- und Gleichtakt-Strahlungswerte.
3.4 Dann, Anzeige der gefundenen Kupferfolienfehler, wie fehlende Vias am Rand der GND-Kupferfolie, übermäßig über Abstand, etc.
3.5 Übersprechen-Prüfung Hilft zu überprüfen, ob die parallel auf derselben Ebene verlaufenden Teile oder die Verdrahtung, die benachbarte Schichten kreuzt, Übersprechen aufweisen. Es wird empfohlen, die Spuren, die zu lang parallel sind, zu ändern.

4. Power supply ground plane resonance analysis
After completing the inspection of the network and making the appropriate modifications, Der nächste Schritt ist die Durchführung einer Resonanzanalyse auf der Energiegrundebene. EMIStream wird modelliert, indem die Form der Platine und die Kapazität zwischen der Leistungs- und Masseebene simuliert werden., und mittels SPICE Schaltungssimulation analysiert. Große Spannungsschwankungen werden rot und kleine Spannungsschwankungen blau angezeigt. Erstens, Analyse der Leistungsebene von 3V3, Klicken Sie mit der Maus, um die 3V3 Leistungsebene auszuwählen, und füllen Sie die Distanz- und dielektrische Konstantinformation der GND-Ebene in der Nähe der 3V3-Leistungsebene aus. Ändern Sie die Größe des Berechnungsgitters in der Option Option auf 3 mm, Stellen Sie die Abtastfrequenz von 30MHz auf 2GHz ein, und die Schrittgröße ist 10MHz. Klicken Sie auf RUN, um die Analyse zu starten. Für die Macht/Resonanzprobleme der Grundebene, Die Resonanz kann durch Hinzufügen von Entkopplungskondensatoren reduziert werden, bei denen die Spannungsschwankungen relativ groß sind. Das EMIStream-System kommt mit RLC-Modellen gängiger Kondensatoren. Wenn Sie spezielle RLC Kondensator Modelle benötigen, Benutzer können sie frei hinzufügen. Wir fügen Kondensatoren für C104 an einigen roten Stellen hinzu. Es sollte beachtet werden, dass die Wirkung der Verwendung eines Kondensators in Reihe mit einem Widerstand besser sein kann. Wiederholen Sie die Analyse mit den gleichen Einstellungen. Zur Zeit, die Analyseergebnisse wurden deutlich verbessert. Der rote Bereich ist gerade blau-grün geworden, und der Resonanzwert unter 2G ist auf unter -5dB gesunken, das den Konstruktionsanforderungen des Systems entspricht.

Summary of this article
The EMI problem of PCB design is a very complex problem, das umfassend mit verschiedenen Methoden behandelt werden muss. Durch diese Analyse, it can be found that: (1) the combined use of the EMIStream tool and the PCB design tool can greatly improve the design efficiency; (2) it can be Find and solve EMI problems in the PCB design stage, Verringerung der Anzahl wiederholter Revisionen, and save costs; (3) Compared with the usual SI analysis tools, kein IBIS-Modell erforderlich, und es ist nicht notwendig, ein Netzwerk zu analysieren, sondern alle Netzwerke. The results can be obtained; (4) It can help PCB engineers immediately, Verbesserung des Layouts und der Routing-Strategie, und die Emission von EMI-Störungen auf die Leiterplatten; (5) Effectively improve the design quality, Verkürzung des Entwurfszyklus, und die Markteinführungszeit beschleunigen.