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测试测量

掌握PCB设计的EMI问题(二)

星之球激光来源:电子设计技术2012-08-27我要评论(0)

例如,第一个错误提示该网络没有完整的电流回路,点击该错误,画面放大显示并用红圈标示错误的位置。同时,还会弹出对话框,显示错误的原因,并给出几个修改建议。这些...

例如,第一个错误提示该网络没有完整的电流回路,点击该错误,画面放大显示并用红圈标示错误的位置。同时,还会弹出对话框,显示错误的原因,并给出几个修改建议。这些建议包括:(1)修改导线的路径避免跨不同NET的铜箔,导致参考平面不完整,阻抗失配。(2)修改铜箔的外形,使导线拥有完整的参考平面。第二个错误是该网络的最大辐射dB值,分为差模和共模辐射值。

D:然后,显示发现的铜箔错误,比如GND铜箔边缘缺少过孔、过孔间距过大等。

E:串扰检查帮助检查同一层并行走的部分或相邻层交叉的布线是否有串扰。建议修改并行太长的走线。



4.电源地平面谐振分析

在完成了对网络的检查并做了相应的修改,接下来针对电源地平面进行谐振分析。EMIStream通过模拟板的形状和电源、地平面之间形成的电容进行建模,并运用SPICE电路仿真进行解析。用红色表示大的电压波动,蓝色表示小的电压波动。

首先对3V3的电源层面进行分析,鼠标点击选择3V3电源平面,填写和3V3电源平面最近的GND平面的间距,介质常数信息。修改Option选项中的计算网格大小为3毫米,设置扫描频率从30MHz到2GHz,步长为10MHz。点击RUN开始分析,结果如图4所示。


图4:电源地平面谐振分析显示结果。


谐振分析结果有两种图形显示:一种是PCB版图上的波动电压分布图,红色的区域为电压波动相对较大的地方,蓝色为电压波动相对较小的地方;另一种是在设定的频率范围内的全部谐振频率点,其峰值波动电压是否超标可以从选定的电磁标准曲线上看出。 从图5左图中可看出,电源/地平面在1.5GHz附近有很多谐振点。

对于电源/地平面谐振问题,可以通过在电压波动相对较大的地方增加退耦电容来减少谐振。EMIStream系统自带了常用电容的RLC模型,如果需要特别的RLC电容模型,用户可以自由添加。我们在几个红色地方添加C104的电容。需要注意一点的是,采用电容串联电阻的效果可能更好一些。再使用相同的设置,重新进行分析,结果见图5右图。此时的分析结果得到明显改善,刚才红色的区域都变成蓝绿色,从2G以下的最大谐振值都降到-5dB以下,满足了系统的设计要求。



本文小结

PCB设计的EMI问题是一个非常复杂的问题,需要用各种方法来综合处理,通过该案例分析,可以发现:(1)联合使用EMIStream工具和PCB设计工具,可以大大提高设计效率;(2)可在PCB设计阶段发现并解决EMI问题,减少反复修改的次数,节约成本;(3)与通常的SI分析工具相比,不需要IBIS模型,不是对一个网络而是对全部网络进行分析,很快(一分钟)可出结果;(4)可以立竿见影的帮助PCB工程师,帮助改进布局布线策略,减小电路板的EMI干扰的发射;(5)有效地提高设计质量,缩短设计周期,加快产品上市时间。

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