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PCB佈局, 路由, 電源平面的處理對整個系統的電磁干擾問題有著非常重要的影響 印刷電路板. 本文將通過案例分析討論如何使用EMIStream解决板級EMI問題. 隨著電子系統變得更加複雜, 電磁干擾問題也會新增. 為了使他們的產品符合相關的國際標準, 設計師必須在辦公室和EMC實驗室之間來回進行反復測試, 修改設計, 然後再次測試. 這不僅浪費人力物力, 但也延誤了產品的上市時間, 給企業帶來了不可估量的損失. 因此, 如何在產品設計階段及時檢測電磁干擾問題變得非常重要.
Electromagnetic interference (EMI) is divided into two types: conducted interference and radiated interference. 傳導干擾主要是電子設備產生的干擾訊號, 通過導電介質或公共電力線相互干擾. 輻射干擾是指電子設備產生的干擾訊號, 通過空間耦合傳輸到另一個電路網絡或電子設備. 在 印刷電路板, 電磁能有兩種形式, 即差模電磁干擾和共模電磁干擾. 當輸出電流流入負載時，設備差模EMI發生. 解决電磁干擾的主要方法是减少電路板上各種原因產生的輻射能量, 控制電磁干擾的關鍵是降低電源地平面諧振和電路回路的路徑阻抗, 並正確放置旁路和去耦電容器.
1. EMIStream analysis process
EMIStream is embedded in the whole process of PCB design. 在設計階段解决電磁干擾問題有利於减少重複設計的數量.
2. EMI inspection of layout
2.1當佈局完成時, 將Allegro數據直接導入EMIStream工具. Mentor的EMIStream和主流PCB設計工具, 祖肯, Altium和其他公司也有介面來確保數據的完整導入.
2.2設定堆疊資訊, 並根據PCB板的堆疊資訊填寫EMI.
2.3根據電路的設計數據, 正確填寫相關網路頻率的設定, 串擾組, 差分對, 和電路中的電源接地訊號.
2.4設定規則的參數, 我們選擇使用默認參數, 並選擇長度檢查和輻射值檢查項目來檢查電路板. 檢驗結果以對話方塊的形式顯示. 用戶按一下錯誤提示以查看有問題的網絡, 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當佈局和接線完成時, 進行全板網絡檢查, 通過網絡參數選擇所有待檢測的關鍵訊號, 例如時鐘, 數據, 地址行, 差分對, 等. 同時, 13條規則可以任意選擇作為電磁干擾檢查的基準.
3.2 13條規則包括傳導輻射分析的2條規則, 3電流回路分析規則, 2供電和地層分析規則, 4信號完整性分析規則, 和2條組件佈局分析規則.
3.3檢驗結果顯示在對話方塊中, listed one by one from top to bottom according to the seve
rity of the EMI problem of the network. 打開每個故障網絡, 將列出所有EMI錯誤資訊, 一些錯誤資訊也會顯示修改提示, 列出網絡的輻射值和差模輻射共模輻射值； 同時, 該網絡將在PCB佈局上處於高位. 顯示亮度, 所有錯誤都用紅色圓圈標記在網絡上. 檢查結果顯示在對話方塊中, 故障網絡將在PCB佈局上突出顯示, 所有誤差都用紅色圓圈標記在網絡上. 例如, 如果錯誤表明網絡沒有完整的電流回路, 按一下錯誤, 荧幕將放大並顯示一個紅色圓圈，以標記錯誤的位置. 同時, 將彈出一個對話方塊, 說明錯誤原因，並提出幾點修改建議. These suggestions include: (1) Modify the path of the wires to avoid copper foils across different NETs, 導致不完整的參攷平面和阻抗失配. (2) Modify the shape of the copper foil so that the wire has a complete reference plane. 第二個誤差是網絡的輻射dB值, 分為差模和共模輻射值.
3.4那麼, 顯示發現的銅箔錯誤, 例如GND銅箔邊緣缺少過孔, 過孔間距過大, 等.
3.5串擾檢查有助於檢查在同一層上並行運行的部件或穿過相鄰層的佈線中是否存在串擾. 建議修改並行過長的記錄道.
4. Power supply ground plane resonance analysis
After completing the inspection of the network and making the appropriate modifications, 下一步是對電源接地層進行共振分析. 通過類比電路板的形狀以及電源和接地層之間形成的電容來類比發射流, 並用SPICE電路模擬進行了分析. 大電壓波動用紅色表示，小電壓波動用藍色表示. 第一, 分析3V3的功率平面, 按一下滑鼠選擇3V3電源平面, 並填寫3V3電源平面附近GND平面的距離和介電常數資訊. 將選項中的計算網格大小修改為3 mm, 將掃描頻率從30MHz設定為2GHz, 步長為10MHz. 按一下“運行”開始分析. 對於電源/地平面共振問題, 在電壓波動相對較大的地方，可以通過添加去耦電容器來减少諧振. EMIStream系統配有普通電容器的RLC模型. 如果您需要特殊的RLC電容器型號, 用戶可以自由添加. 我們在幾個紅色的地方為C104添加了電容器. 應注意，使用電容器與電阻器串聯的效果可能更好. 使用相同的設定重複分析. 此時, 分析結果得到了顯著改善. 剛才的紅色區域變成了藍綠色, 低於2G的諧振值已降至-5dB以下, 滿足系統設計要求.
Summary of this article
The EMI problem of PCB design is a very complex problem, 需要通過各種方法綜合處理. 通過這一分析, 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, 减少重複修訂的次數, and save costs; (3) Compared with the usual SI analysis tools, 不需要IBIS模型, 不需要分析一個網絡，而是分析所有網絡. The results can be obtained; (4) It can help PCB engineers immediately, 幫助改進佈局和佈線策略, 並减少電磁干擾的發射 印刷電路板; (5) Effectively improve the design quality, 縮短設計週期, 加快上市時間.
