Rancangan Elektronik - Cara untuk meningkatkan efisiensi desain PCB

Pada dasarnya, kompatibilitas elektromagnetik diuji dan disahkan terhadap model yang wujud dalam bilik ujian. Ujian ini tidak hanya mahal tetapi juga memakan masa. Terdapat banyak cara untuk menggunakan simulasi perisian awal dalam proses desain untuk mengurangi kos ujian. Namun, EMC adalah subjek kompleks, dan ia sangat sukar untuk mencapai simulasi 3D lengkap papan sirkuit kompleks pada masa ini. Kerana kesulitan ini, ahli hanya boleh fokus pada simulasi kawasan-kawasan utama papan sirkuit, seperti sistem kuasa dan mendarat atau rangkaian kritik individu, untuk menentukan penyebab radiasi medan elektromagnetik (emisi) dan radiasi (sensitiviti). Pengetahuan yang diperoleh dalam analisis ini akan dilaksanakan pada prinsip desain pereka litar PCB.

Dalam pakej perisian simulasi yang baru dikembangkan, pengguna boleh melihat rancangan kabel lengkap dari alat bentangan PCB yang paling popular. Fungsi pemeriksaan kabel memeriksa berbagai prinsip reka bagi semua lapisan papan, rangkaian atau jejak. Perisian boleh mengimport data kawat bagi penyedia alat kawat berikut: Altium, Cadence, Mentor, OrCAD dan Zuken. Perisian ini dikembangkan bersama-sama oleh ahli dari syarikat perisian simulasi profesional dan raksasa industri IT yang terkenal.

Yang pertama menyediakan antaramuka dengan pelbagai alat kabel PCB, sementara yang terakhir fokus pada sistem ahli yang telah menetapkan dan disahkan peraturan EMC/SI selama dekade. Selama bertahun-tahun, ahli syarikat telah mempelajari banyak isu desain EMC menggunakan teknologi pengukuran fleksibel, dan akhirnya menetapkan peraturan desain yang berkesan. Design kritik diperiksa mengikut peraturan ini, dan keputusan diperiksa dengan ujian. Akhirnya, fungsi berbeza digabung untuk membentuk alat perisian yang boleh mengenalpasti sumber utama gangguan elektromagnetik umum.

Perisian tujuan umum ini tidak memerlukan ahli EMC. Ia membenarkan perancang papan PCB untuk memeriksa sama ada rancangan itu sesuai dengan peraturan EMC. Kedua, perisian menyediakan deskripsi terperinci dan penyelesaian yang mungkin untuk masalah EM kepada perancang wayar. Pelayar terintegrasi boleh papar lokasi tepat pelanggaran EMC dalam rancangan. Sebenarnya, tujuan utama untuk mengembangkan pakej perisian ini adalah untuk membolehkan pengguna tanpa pengetahuan EMC yang berkaitan untuk mencari dengan tepat masalah EMC lebih awal dan lebih mudah dalam rancangan, dengan demikian mengurangkan biaya pengukuran dan reka-reka semula.

pemeriksaan berdasarkan peraturan

Emisi atau sambungan disebabkan oleh pelanggaran peraturan geometri tertentu. Contohnya, mempertimbangkan laluan kembalian semasa, setiap isyarat mempunyai laluan preset untuk jejak isyarat, tetapi sering ada loop dalam lapisan kuasa dan lapisan tanah. Semasa loop sentiasa memilih laluan dengan perlawanan paling sedikit; pada masa yang sama, dalam keadaan frekuensi tinggi, pilih laluan yang paling rendah. Perisian baru ini boleh menentukan laluan kembalian yang mana tidak terus menerus. Contohnya, laluan ini boleh diganggu kerana pesawat terpisah. Jika gelung tidak dapat mengikuti laluan isyarat secara geometrik, maka gelung semasa akan menggunakan laluan yang berbeza. Bergantung pada saiz kawasan disekitar semasa loop, antena boleh radiasi atau menerima isyarat gangguan, yang mungkin menyebabkan kegagalan persetujuan EMC atau kegagalan rancangan yang mungkin. Alat perisian ini mengenalpasti sama ada tembaga yang berhenti dalam lapisan bekalan kuasa disambung oleh satu atau lebih kondensator untuk frekuensi tinggi. Kondensator-kondensator itu akan membentuk laluan dengan impedance rendah ke semasa loop, sehingga mengelakkan loop yang tidak diinginkan.

Masalah EMC disebabkan oleh kondensator terlalu jauh dari isyarat untuk disambung ke kesalahan

Peraturan lain ialah mencari rangkaian yang mengubah lapisan isyarat dan lapisan rujukan gelung semasa. Jika jejak isyarat hanya berubah dari atas ke bawah pesawat rujukan, radiasi yang menghasilkan adalah sangat kecil. Dalam kes ini, semasa gelung boleh terus mengalir dalam pesawat yang sama. Jika lapisan isyarat dan pesawat rujukan diubah pada masa yang sama, laluan kembali mesti dijamin. Menggunakan kondensator dekat vias mesti mengelakkan menghasilkan laluan yang tidak diinginkan dan aliran loop. Peraturan desain perisian ini mesti mengenali dan membenarkan perubahan dalam lapisan kawasan porous di bawah BGA, kerana reflow tidak akan melewati kondensator tetapi akan melewati BGA. Jika prinsip ini dilanggar, kunci di mana perubahan lapisan berlaku akan ditandai oleh perisian. Pada frekuensi isyarat yang lebih tinggi, diperlukan untuk mengurangi panjang kabel lapisan luar, memeriksa panjang maksimum yang boleh dibenarkan kabel, dan pelanggaran akan dinyatakan.

Peraturan lain ialah memeriksa jarak maksimum dari kondensator blok DC ke pin sambungan tekanan bekalan. Kerana radius efektif kondensator penghalang kecil, ia tidak boleh melebihi jarak yang boleh disambungkan dengan pin penghalang. Jika tidak, kondensator tidak mempunyai kesan dan boleh diabaikan. Pelanggaran peraturan ini akan disenaraikan bersama dengan jarak ke setiap kondensator. Peraturan penting terakhir ialah jejak tidak boleh terlalu dekat dengan pinggir lapisan kapal rujukan. Dalam kes ini, penghalang garis akan berubah dan mungkin menyebabkan isyarat untuk merefleksikan pada penghentian penghalang.

Melalui pakej perisian ini, anda boleh semak peraturan khusus, pandu pengguna melalui senarai ralat, dan kemudian papar kawasan kunci kabel. Mengubah kedudukan komponen pada tahap awal fasa desain boleh mencipta laluan kawat yang mencegah masalah kesesuaian elektromagnetik, menghapuskan perlukan perlindungan tambahan atau penapis, dengan itu menyimpan ruang papan sirkuit yang berharga dan kos komponen.

dalam kesimpulan

Sebagai rancangan papan sirkuit menjadi semakin kompleks, dan spesifikasi kompatibilitas elektromagnetik berkembang semakin ketat, perlu mencari penyelesaian pada tahap awal fase rancangan. Pakej simulasi perisian, terutama apabila ia digunakan bersama-sama dengan antaramuka efektif alat kabel yang digunakan secara luas, adalah sangat penting dalam proses pembangunan produk.