Progettazione PCB - Come risolvere rapidamente i problemi EMI nella progettazione di circuiti stampati

Il layout dei PCB, il routing e la gestione dei piani di potenza hanno un impatto molto importante sul problema EMI di tutte le schede a circuito stampato. Questo articolo discuterà come utilizzare EMIstream per risolvere problemi EMI a livello di board attraverso l'analisi dei casi. Man mano che i sistemi elettronici diventano più complessi, aumentano anche i problemi dell'IME. Per far sì che i loro prodotti soddisfino gli standard internazionali pertinenti, i progettisti devono andare avanti e indietro tra l'ufficio e il laboratorio EMC per testare ripetutamente, modificare il design e testare nuovamente. Ciò non solo spreca manodopera e risorse materiali, ma ritarda anche il time to market del prodotto, che porta perdite incommensurabili all'impresa. Pertanto, diventa importante come rilevare i problemi EMI in tempo nella fase di progettazione del prodotto.

L'interferenza elettromagnetica (EMI) è divisa in due tipi: interferenza condotta e interferenza irradiata. Le interferenze condotte sono principalmente segnali di interferenza generati da apparecchiature elettroniche, che interferiscono tra loro attraverso mezzi conduttivi o linee elettriche pubbliche. L'interferenza radiata si riferisce al segnale di interferenza generato da apparecchiature elettroniche, che viene trasmesso ad un'altra rete di circuiti o apparecchiature elettroniche attraverso accoppiamento spaziale. Nei circuiti stampati, ci sono due forme di energia elettromagnetica, vale a dire modalità differenziale EMI e modalità comune EMI. Quando il dispositivo Modalità differenziale EMI si verifica quando la corrente di uscita scorre in un carico. Il metodo principale per risolvere EMI è ridurre l'energia irradiata generata da vari motivi sul circuito stampato e la chiave per controllare EMI è ridurre l'impedenza del percorso della risonanza del piano di terra dell'alimentazione elettrica e del ritorno del circuito e posizionare correttamente i condensatori di bypass e disaccoppiamento.1. Processo di analisi EMIstream EMIstream è incorporato nell'intero processo di progettazione PCB. Risolvere i problemi EMI nella fase di progettazione è utile per ridurre il numero di disegni ripetuti.2. Ispezione EMI del layout 2.1 Quando il layout è completato, importare i dati Allegro direttamente nello strumento EMIstream. Gli strumenti di progettazione PCB EMIstream e mainstream di Mentor, Zuken, Altium e altre aziende hanno anche interfacce per garantire l'importazione completa dei dati.2.2 Impostare le informazioni di impilamento e compilare l'EMI secondo le informazioni di impilamento della scheda PCB.2.3 Secondo i dati di progettazione del circuito, riempire correttamente le impostazioni della frequenza NET pertinente, gruppo crosstalk, coppia differenziale, Impostare i parametri della regola, scegliamo di utilizzare i parametri predefiniti e selezionare gli elementi di controllo della lunghezza e del valore di radiazione per controllare la scheda. Il risultato dell'ispezione viene visualizzato sotto forma di finestra di dialogo. L'utente fa clic sul prompt di errore per visualizzare la NET in questione, quindi adotta i seguenti due metodi per eliminare il problema EMI: (1) Regolare la posizione del layout delle parti per ridurre la lunghezza totale della NET; (2) Regolare la topologia della rete per ridurre l'intensità della radiazione in modalità comune.3. Ispezione EMI durante il layout e il cablaggio e dopo il completamento: 3.1 Quando il layout e il cablaggio sono completati, viene eseguita l'intera ispezione della rete del bordo e tutti i segnali chiave da rilevare sono selezionati attraverso il parametro NET, come orologio, dati, linea di indirizzo, coppia differenziale, ecc Allo stesso tempo, 13 regole possono essere scelte arbitrariamente come parametro di riferimento per l'ispezione EMI.3.2 Le 13 regole comprendono 2 regole per l'analisi condotta delle radiazioni, 3 regole per l'analisi del ciclo corrente, 2 regole per l'analisi dell'alimentazione elettrica e della formazione, 4 regole per l'analisi dell'integrità del segnale e 2 regole per l'analisi del layout dei componenti.3.3 I risultati dell'ispezione sono visualizzati in una finestra di dialogo, elencato uno per uno dall'alto verso il basso secondo il sette

Il problema dell'IME della rete. Aprire ogni rete difettosa, tutte le informazioni di errore EMI saranno elencate e alcune informazioni di errore visualizzeranno anche le richieste di modifica, elencando il valore di radiazione della rete e il valore di radiazione in modo differenziale comune; Allo stesso tempo, la rete sarà alta sul layout PCB. Viene visualizzata la luminosità e tutti gli errori sono contrassegnati sulla rete con un cerchio rosso. I risultati dell'ispezione vengono visualizzati in una finestra di dialogo, le reti difettose saranno evidenziate sul layout PCB e tutti gli errori sono contrassegnati sulle reti con cerchi rossi. Ad esempio, se un errore indica che la rete non dispone di un ciclo corrente completo, fare clic sull'errore e lo schermo verrà ingrandito e visualizzato con un cerchio rosso per contrassegnare la posizione sbagliata. Allo stesso tempo, apparirà una finestra di dialogo, che mostra il motivo dell'errore e fornisce diversi suggerimenti di modifica. Questi suggerimenti includono: (1) Modificare il percorso dei fili per evitare fogli di rame attraverso reti diverse, con conseguente incompletezza dei piani di riferimento e disallineamenti di impedenza. (2) Modificare la forma del foglio di rame in modo che il filo abbia un piano di riferimento completo. Il secondo errore è il valore dB irradiato della rete, diviso in valori differenziali e comuni irradiati.3.4 Quindi, visualizzare gli errori di lamina di rame trovati, come via mancanti sul bordo della lamina di rame GND, eccessiva via spaziatura, Aiuta a verificare se c'è crosstalk nelle parti che corrono in parallelo sullo stesso strato o nel cablaggio che attraversa gli strati adiacenti. Si consiglia di modificare le tracce troppo lunghe in parallelo.4. Analisi di risonanza del piano di terra dell'alimentazione elettrica Dopo aver completato l'ispezione della rete e apportare le modifiche appropriate, il passo successivo è eseguire un'analisi di risonanza sul piano di terra di potenza. EMIstream è modellato simulando la forma della scheda e la capacità formata tra i piani di potenza e terra, e analizzato utilizzando la simulazione del circuito SPICE. Grandi fluttuazioni di tensione sono indicate in rosso e piccole fluttuazioni di tensione sono indicate in blu. In primo luogo, analizzare il piano di potenza di 3V3, fare clic con il mouse per selezionare il piano di potenza 3V3 e riempire la distanza e le informazioni costanti dielettriche del piano GND vicino al piano di potenza 3V3. Modificare la dimensione della griglia di calcolo nell'opzione Opzione a 3 mm, impostare la frequenza di scansione da 30 MHz a 2 GHz e la dimensione del passo è di 10 MHz. Fare clic su RUN per avviare l'analisi. Per problemi di risonanza del piano di potenza/terra, la risonanza può essere ridotta aggiungendo condensatori di disaccoppiamento dove le fluttuazioni di tensione sono relativamente grandi. Il sistema EMIstream viene fornito con modelli RLC di condensatori comuni. Se avete bisogno di modelli speciali di condensatori RLC, gli utenti possono aggiungerli liberamente. Aggiungiamo condensatori per C104 in pochi punti rossi. Va notato che l'effetto di utilizzare un condensatore in serie con una resistenza può essere migliore. Ripetere l'analisi utilizzando le stesse impostazioni. In questo momento, i risultati dell'analisi sono stati significativamente migliorati. L'area rossa è diventata blu-verde e il valore di risonanza inferiore a 2G è sceso sotto -5dB, che soddisfa i requisiti di progettazione del sistema. Riassunto di questo articoloIl problema EMI della progettazione PCB è un problema molto complesso, che deve essere affrontato in modo completo con vari metodi. Attraverso questa analisi, si può scoprire che: (1) l'uso combinato dello strumento EMIstream e dello strumento di progettazione PCB può migliorare notevolmente l'efficienza di progettazione; (2) può essere Trova e risolvere i problemi EMI nella fase di progettazione PCB, ridurre il numero di revisioni ripetute e risparmiare i costi; (3) Rispetto ai soliti strumenti di analisi SI, non è richiesto alcun modello IBIS e non è necessario analizzare una rete ma tutte le reti. I risultati possono essere ottenuti; (4) può aiutare immediatamente gli ingegneri PCB, contribuire a migliorare il layout e la strategia di routing e ridurre l'emissione di interferenze EMI sui circuiti stampati; (5) Migliorare efficacemente la qualità di progettazione, accorciare il ciclo di progettazione e accelerare il tempo di immissione sul mercato.