Conception électronique - Comment résoudre rapidement les problèmes EMI dans la conception de circuits imprimés

La disposition du PCB, le câblage et le traitement du plan d'alimentation ont un impact très important sur les problèmes EMI de l'ensemble de la carte de circuit imprimé. Cet article explique comment utiliser emitream pour résoudre les problèmes d'EMI au niveau de la carte à l'aide d'une analyse de cas. Alors que les systèmes électroniques deviennent de plus en plus complexes, les problèmes d'EMI augmentent également. Pour que leurs produits soient conformes aux normes internationales pertinentes, les concepteurs ont dû se déplacer entre le Bureau et le laboratoire EMC pour tester, modifier et tester à nouveau le design à plusieurs reprises. Non seulement cela gaspille des ressources humaines et matérielles, mais cela retarde également le temps de mise sur le marché des produits et entraîne des pertes incalculables pour les entreprises. Par conséquent, il devient important de savoir comment détecter les problèmes EMI à temps pendant la phase de conception du produit.

Les perturbations électromagnétiques (EMI) sont de deux types: les perturbations par conduction et les perturbations par rayonnement. Les interférences par conduction sont principalement des signaux d'interférence générés par des dispositifs électroniques qui interfèrent les uns avec les autres par l'intermédiaire de diélectriques conducteurs ou de lignes électriques communes. Par interférence radiative, on entend un signal perturbateur produit par un dispositif électronique et transmis par couplage spatial à un autre réseau de circuits ou à un dispositif électronique. Dans une carte de circuit imprimé, il existe deux formes d'énergie électromagnétique, le mode différentiel EMI et le mode commun EMI. Le mode différentiel EMI se produit lorsque le courant de sortie circule dans la charge. La solution principale à l'EMI est de réduire l'énergie rayonnée générée par diverses causes sur la carte, tandis que la clé pour contrôler l'EMI est de réduire la résonance du plan de masse de l'alimentation et l'impédance de trajet de la boucle du circuit et de placer correctement les condensateurs de dérivation et de découplage. Processus d'analyse emistream emistream est intégré dans tout le processus de conception de PCB. Résoudre les problèmes EMI pendant la phase de conception est bénéfique pour réduire le nombre de conceptions répétées. 

Une fois la mise en page 

2.1 terminée, importez les données Allegro directement dans l'outil emistream. Emistream et les principaux outils de conception de PCB de mentor, zuken, altium, etc. ont également des interfaces pour assurer une importation complète des données. 

2.2 Définir les informations d'empilement et remplir l'EMI en fonction des informations d'empilement de la carte PCB. 

2.3 En fonction des données de conception du circuit, remplir correctement les paramètres des fréquences net pertinentes, des groupes de brouillage, des paires différentielles, 

2.4 définir les règles de paramètre, nous avons choisi d'utiliser les paramètres par défaut et de sélectionner les éléments de vérification de la longueur et de la valeur de rayonnement pour vérifier la plaque. Les résultats de la vérification sont affichés sous forme de boîte de dialogue. 

L'utilisateur clique sur l'invite d'erreur pour voir le net en question, puis adopte les deux méthodes suivantes pour éliminer le problème EMI: 

(1) ajustez la position de disposition de la pièce pour réduire la longueur totale du net; 

(2) Ajuster la topologie du Réseau pour réduire l'intensité du rayonnement de mode commun. 

Inspection EMI pendant et après la mise en page et le câblage: 

3.1 Une fois la mise en page et le câblage terminés, une inspection Réseau complète est effectuée, sélectionnant tous les signaux clés à détecter, tels que l'horloge, les données, les lignes d'adresse, le peering différentiel, via net parameter. 13 règles peuvent être choisies arbitrairement comme référence pour la détection EMI. 

3.2 ces 13 Règles comprennent 2 Règles d'analyse du rayonnement par conduction, 3 règles d'analyse des boucles de courant, 2 Règles d'analyse de l'alimentation et de la stratigraphie, 4 règles d'analyse de l'intégrité du signal et 2 Règles d'analyse de la disposition des éléments. 

3.3 Les résultats de la détection sont affichés dans une boîte de dialogue, Listé un par un selon Seve

La gravité du problème EMI du réseau. Ouvrez chaque réseau défaillant, toutes les informations d'erreur EMI sont répertoriées, certaines informations d'erreur affichent également des invites de modification indiquant les valeurs de rayonnement du réseau et les valeurs de rayonnement de mode commun de rayonnement de mode différentiel; Dans le même temps, le réseau occupera une position élevée sur la disposition du PCB. Affiche la luminosité et marque toutes les erreurs avec un cercle rouge sur le réseau. Le résultat de la vérification apparaît dans la boîte de dialogue, le réseau défaillant est mis en évidence sur la disposition du PCB et toutes les erreurs sont marquées sur le réseau avec un cercle rouge. Par exemple, si l'erreur indique que le réseau n'a pas de boucle de courant complète, cliquez sur erreur et l'écran sera agrandi et affichera un cercle rouge pour marquer le mauvais emplacement. Dans le même temps, une boîte de dialogue apparaît, montrant la cause de l'erreur et donnant plusieurs suggestions de modifications. Ces propositions comprennent: (1) Modifier le trajet des fils pour éviter les feuilles de cuivre entre les différents réseaux, ce qui entraîne des plans de référence incomplets et des désadaptations d'impédance. (2) Modifier la forme de la Feuille de cuivre pour que le fil ait un plan de référence complet. La deuxième erreur est la valeur de rayonnement DB du réseau, divisée en valeurs de rayonnement différentiel et de mode commun. 3.4 ensuite, les erreurs de feuille de cuivre trouvées sont affichées, telles que l'absence de pores sur les bords de la Feuille de cuivre GNd, l'espacement excessif des pores, Etc.3.5 la vérification de diaphonie permet de vérifier la présence de diaphonie dans les composants fonctionnant en parallèle sur la même couche ou dans le câblage traversant les couches adjacentes. Il est recommandé de modifier en parallèle les traces trop longues. 

Analyse de résonance du plan de masse de l'alimentation après avoir terminé l'inspection du réseau et effectué les modifications appropriées, l'étape suivante consiste à effectuer une analyse de résonance du plan de masse de l'alimentation. Emitream a été modélisé en simulant la forme de la carte et la capacité formée entre l'alimentation et le plan de masse et analysé à l'aide de Spice circuit simulation. Les grandes fluctuations de tension sont indiquées en rouge et les petites fluctuations de tension en bleu. Tout d'abord, analysez le plan d'alimentation 3v3, sélectionnez le plan d'alimentation 3v3 en un clic de souris et remplissez les informations de distance et de permittivité du plan GNd près du plan d'alimentation 3v3. Modifiez la taille de la grille de calcul à 3 mm dans l'option option, réglez la fréquence de balayage de 30 MHz à 2 GHz avec un pas de 10 MHz. Cliquez sur exécuter pour lancer l'analyse. Pour les problèmes de résonance alimentation / plan de masse, la résonance peut être réduite en ajoutant un condensateur de découplage là où les fluctuations de tension sont relativement importantes. Le système emitream est équipé d'un modèle RLC de condensateurs ordinaires. Si vous avez besoin d'un modèle de condensateur RLC spécial, l'utilisateur est libre de l'ajouter. Nous avons ajouté des condensateurs au c104 dans des endroits rouges. 

Il est à noter que l'utilisation d'un condensateur en série avec une résistance peut avoir un meilleur effet. Répétez l'analyse avec les mêmes paramètres. À ce stade, les résultats de l'analyse se sont considérablement améliorés. La zone rouge qui vient de passer au bleu - Vert et les valeurs de résonance inférieures à - 5db en dessous de la 2G répondent aux exigences de conception du système. Cet article passe en revue le problème EMI de la conception de PCB est un problème très complexe qui nécessite un traitement intégré par diverses méthodes. 

L'analyse a permis de constater que: (1) l'utilisation combinée de l'outil emitream et de l'outil de conception de PCB peut améliorer considérablement l'efficacité de la conception; 

(2) les problèmes EMI peuvent être détectés et résolus pendant la phase de conception du PCB, réduisant le nombre de modifications répétées et réduisant les coûts; 

(3) Contrairement aux outils habituels d'analyse si, le modèle Ibis n'est pas nécessaire et il n'est pas nécessaire d'analyser un réseau mais tous les réseaux. Les résultats peuvent être obtenus; (4) Il peut aider immédiatement les ingénieurs PCB, aider à améliorer la mise en page et la stratégie de câblage, réduire l'émission d'interférences EMI sur la carte de circuit imprimé; 

(5) améliorer efficacement la qualité de la conception, raccourcir le cycle de conception et accélérer le temps de mise sur le marché.