PCB設計仿真
發布時間:2011-05-19
中心議題:
從cong根gen本ben上shang來lai說shuo,電dian磁ci兼jian容rong在zai測ce試shi暗an室shi內nei針zhen對dui現xian有you的de模mo型xing是shi進jin行xing測ce試shi驗yan證zheng的de。這zhe些xie測ce試shi不bu但dan價jia格ge昂ang貴gui而er且qie還hai耗hao費fei大da量liang時shi間jian。在zai設she計ji過guo程cheng中zhong應ying用yong早zao期qi的de軟ruan件jian仿fang真zhen用yong來lai減jian少shao測ce試shi的de花hua費fei已yi經jing有you很hen多duo方fang法fa。然ran而er,EMC是一門複雜的學科,目前要想實現對複雜電路板完全的3D仿fang真zhen是shi十shi分fen困kun難nan的de。由you於yu這zhe些xie難nan點dian,專zhuan家jia們men隻zhi能neng關guan注zhu對dui電dian路lu板ban的de關guan鍵jian區qu域yu的de仿fang真zhen,例li如ru電dian源yuan和he接jie地di係xi統tong或huo者zhe單dan獨du的de關guan鍵jian網wang絡luo,來lai確que定ding電dian磁ci場chang輻fu射she(發射)和受輻射(敏感度)的原因。這些分析中獲得的知識將應用於PCB電路設計者的設計原則中。
在最新開發的仿真軟件包中,用戶可以從最流行的PCB布局工具中看到完整的布線設計。布線回顧功能會檢查所有板層、網絡或者跡線的各種各樣的設計原則。軟件中可以導入以下幾個布線工具提供商的布線數據:Altium、Cadence、Mentor、OrCAD和Zuken。該軟件是由來自專業仿真軟件公司的專家和知名的IT工業巨頭聯合開發的。前者提供與多種PCB布線工具的接口,而後者專注於數十年建立和驗證EMC/SI規則的專家係統。多年來,公司的專家們利用靈活的測量技術研究了很多EMCshejiwenti,zuizhongjianlilegezhongyouxiaodeshejiguize。yijuzhexieguizeduiguanjianshejijinxingjianzha,qijieguotongguoceshijinxingyanzheng。zuizhong,jiangbutonggongnengjieheqilaixingchengnenggoushibiechangjiandezhuyaodiancisaoraolaiyuanderuanjiangongju。
這個一般用途的軟件不需要EMC方麵的專家,它可以讓PCB板設計者檢查設計是否符合EMC規則。其次,軟件向布線設計人員提供了解決EM問題的詳細描述和可能的方案。集成瀏覽器可以顯示設計中違背EMC規則的精確位置。實際上,開發此軟件包的主要目的就是讓沒有相關EMC知識背景的用戶在設計中能夠更早更容易地精確定位出現EMC問題的地方,從而最小化測量和重新設計的成本。
基於規則的檢查
發fa射she或huo者zhe耦ou合he是shi由you某mou些xie幾ji何he規gui則ze相xiang違wei背bei造zao成cheng的de。例li如ru,考kao慮lv電dian流liu回hui流liu的de路lu徑jing,每mei一yi個ge信xin號hao都dou有you一yi條tiao信xin號hao軌gui跡ji預yu置zhi好hao的de路lu徑jing,但dan是shi在zai電dian源yuan層ceng和he接jie地di層ceng經jing常chang有you回hui路lu出chu現xian。回hui路lu電dian流liu總zong是shi選xuan擇ze電dian阻zu最zui小xiao的de路lu徑jing;tongshizaigaopintiaojianxia,xuanzezukangzuididelujing。zhezhongxinruanjiankeyiquedingnatiaofanhuilujingshibulianxude。liru,zhegelujingyoukenengyouyufenlidepingmianerbeizhongduan。ruguohuiluzaijiheweizhishangbunenggensuixinhaolujing,namehuiludianliuzehuishiyongyitiaobutongdelujing。yilaiyuhuiludianliuzhouweiquyudedaxiao,huichuxianyigetianxianfushehuojieshouganraoxinhao,daozhiEMC符合性的失敗或者可能的設計故障。這個軟件工具識別電源供電層中這樣不連續的銅對高頻來說是否由一個或者多個電容器相連結(如圖1)。那些電容器會形成一條對回路電流有著低阻抗的路徑,從而避免不希望的回路。

圖1由於電容距離信號太遠以至於不能連接斷層而導致的EMC問題
另ling一yi個ge規gui則ze是shi搜sou索suo那na些xie改gai變bian信xin號hao層ceng和he回hui路lu電dian流liu參can考kao平ping麵mian的de網wang絡luo。如ru果guo信xin號hao跡ji線xian僅jin從cong參can考kao平ping麵mian上shang方fang改gai變bian到dao下xia方fang,產chan生sheng的de輻fu射she很hen小xiao。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,回hui路lu電dian流liu可ke以yi繼ji續xu在zai同tong一yi個ge平ping麵mian流liu動dong。如ru果guo信xin號hao層ceng和he參can考kao平ping麵mian同tong時shi改gai變bian,則ze回hui流liu路lu徑jing必bi須xu得de到dao保bao證zheng(如圖2)。在過孔附近使用電容器,必須避免產生不想要的路徑和環路的回路電流。這個軟件設計規則必須識別並允許在BGA下方的有孔的區域的層的改變,因為回流不會通過電容器但是會通過BGA。如果這個原則被違背了,層改變出現地方的過孔會由軟件強調顯示出來。

圖2如果信號層和參考平麵同時改變,需要保證回流路徑
在較高的信號頻率,需要減少外部層線的長度,進行線纜的最大允許的長度檢查,並且違背的地方將被指出。
另ling一yi條tiao規gui則ze將jiang檢jian查zha隔ge直zhi電dian容rong器qi到dao電dian源yuan電dian壓ya的de連lian接jie引yin腳jiao上shang的de最zui大da距ju離li。因yin為wei隔ge直zhi電dian容rong器qi的de有you效xiao半ban徑jing很hen小xiao,不bu能neng超chao過guo連lian接jie到dao去qu耦ou引yin腳jiao所suo允yun許xu的de距ju離li。否fou則ze,電dian容rong器qi沒mei有you作zuo用yong而er可ke被bei忽hu略lve。對dui這zhe個ge規gui則ze的de違wei背bei將jiang與yu到dao各ge個ge電dian容rong的de距ju離li一yi起qi被bei列lie出chu來lai。最zui後hou一yi個ge重zhong要yao的de規gui則ze是shi跡ji線xian不bu能neng離li參can考kao平ping麵mian層ceng的de邊bian緣yuan太tai近jin。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,線xian路lu阻zu抗kang將jiang改gai變bian,並bing可ke能neng導dao致zhi信xin號hao在zai阻zu抗kang的de不bu連lian續xu處chu產chan生sheng反fan射she。
通tong過guo此ci軟ruan件jian包bao,可ke以yi檢jian查zha具ju體ti的de規gui則ze,通tong過guo一yi個ge錯cuo誤wu列lie表biao引yin導dao用yong戶hu,然ran後hou顯xian示shi布bu線xian的de關guan鍵jian區qu域yu。在zai設she計ji階jie段duan的de初chu期qi改gai變bian元yuan器qi件jian的de位wei置zhi,可ke以yi創chuang建jian防fang止zhi電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti產chan生sheng的de布bu線xian路lu徑jing,就jiu不bu需xu要yao額e外wai的de屏ping蔽bi或huo者zhe濾lv波bo器qi,從cong而er節jie省sheng寶bao貴gui的de電dian路lu板ban空kong間jian和he元yuan件jian費fei用yong。
隨(sui)著(zhe)電(dian)路(lu)板(ban)設(she)計(ji)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za),電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)規(gui)範(fan)發(fa)展(zhan)得(de)愈(yu)來(lai)越(yue)嚴(yan)格(ge),在(zai)設(she)計(ji)階(jie)段(duan)的(de)初(chu)期(qi)就(jiu)尋(xun)求(qiu)解(jie)決(jue)辦(ban)法(fa)是(shi)很(hen)有(you)必(bi)要(yao)的(de)。軟(ruan)件(jian)仿(fang)真(zhen)包(bao),尤(you)其(qi)當(dang)其(qi)與(yu)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)布(bu)線(xian)工(gong)具(ju)的(de)有(you)效(xiao)接(jie)口(kou)的(de)共(gong)同(tong)使(shi)用(yong),在(zai)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)非(fei)常(chang)重(zhong)大(da)的(de)意(yi)義(yi)。
- PCB設計電磁兼容仿真
- 基於EMC規則的檢查
- 各種仿真軟件對比
從cong根gen本ben上shang來lai說shuo,電dian磁ci兼jian容rong在zai測ce試shi暗an室shi內nei針zhen對dui現xian有you的de模mo型xing是shi進jin行xing測ce試shi驗yan證zheng的de。這zhe些xie測ce試shi不bu但dan價jia格ge昂ang貴gui而er且qie還hai耗hao費fei大da量liang時shi間jian。在zai設she計ji過guo程cheng中zhong應ying用yong早zao期qi的de軟ruan件jian仿fang真zhen用yong來lai減jian少shao測ce試shi的de花hua費fei已yi經jing有you很hen多duo方fang法fa。然ran而er,EMC是一門複雜的學科,目前要想實現對複雜電路板完全的3D仿fang真zhen是shi十shi分fen困kun難nan的de。由you於yu這zhe些xie難nan點dian,專zhuan家jia們men隻zhi能neng關guan注zhu對dui電dian路lu板ban的de關guan鍵jian區qu域yu的de仿fang真zhen,例li如ru電dian源yuan和he接jie地di係xi統tong或huo者zhe單dan獨du的de關guan鍵jian網wang絡luo,來lai確que定ding電dian磁ci場chang輻fu射she(發射)和受輻射(敏感度)的原因。這些分析中獲得的知識將應用於PCB電路設計者的設計原則中。
在最新開發的仿真軟件包中,用戶可以從最流行的PCB布局工具中看到完整的布線設計。布線回顧功能會檢查所有板層、網絡或者跡線的各種各樣的設計原則。軟件中可以導入以下幾個布線工具提供商的布線數據:Altium、Cadence、Mentor、OrCAD和Zuken。該軟件是由來自專業仿真軟件公司的專家和知名的IT工業巨頭聯合開發的。前者提供與多種PCB布線工具的接口,而後者專注於數十年建立和驗證EMC/SI規則的專家係統。多年來,公司的專家們利用靈活的測量技術研究了很多EMCshejiwenti,zuizhongjianlilegezhongyouxiaodeshejiguize。yijuzhexieguizeduiguanjianshejijinxingjianzha,qijieguotongguoceshijinxingyanzheng。zuizhong,jiangbutonggongnengjieheqilaixingchengnenggoushibiechangjiandezhuyaodiancisaoraolaiyuanderuanjiangongju。
這個一般用途的軟件不需要EMC方麵的專家,它可以讓PCB板設計者檢查設計是否符合EMC規則。其次,軟件向布線設計人員提供了解決EM問題的詳細描述和可能的方案。集成瀏覽器可以顯示設計中違背EMC規則的精確位置。實際上,開發此軟件包的主要目的就是讓沒有相關EMC知識背景的用戶在設計中能夠更早更容易地精確定位出現EMC問題的地方,從而最小化測量和重新設計的成本。
基於規則的檢查
發fa射she或huo者zhe耦ou合he是shi由you某mou些xie幾ji何he規gui則ze相xiang違wei背bei造zao成cheng的de。例li如ru,考kao慮lv電dian流liu回hui流liu的de路lu徑jing,每mei一yi個ge信xin號hao都dou有you一yi條tiao信xin號hao軌gui跡ji預yu置zhi好hao的de路lu徑jing,但dan是shi在zai電dian源yuan層ceng和he接jie地di層ceng經jing常chang有you回hui路lu出chu現xian。回hui路lu電dian流liu總zong是shi選xuan擇ze電dian阻zu最zui小xiao的de路lu徑jing;tongshizaigaopintiaojianxia,xuanzezukangzuididelujing。zhezhongxinruanjiankeyiquedingnatiaofanhuilujingshibulianxude。liru,zhegelujingyoukenengyouyufenlidepingmianerbeizhongduan。ruguohuiluzaijiheweizhishangbunenggensuixinhaolujing,namehuiludianliuzehuishiyongyitiaobutongdelujing。yilaiyuhuiludianliuzhouweiquyudedaxiao,huichuxianyigetianxianfushehuojieshouganraoxinhao,daozhiEMC符合性的失敗或者可能的設計故障。這個軟件工具識別電源供電層中這樣不連續的銅對高頻來說是否由一個或者多個電容器相連結(如圖1)。那些電容器會形成一條對回路電流有著低阻抗的路徑,從而避免不希望的回路。

圖1由於電容距離信號太遠以至於不能連接斷層而導致的EMC問題
另ling一yi個ge規gui則ze是shi搜sou索suo那na些xie改gai變bian信xin號hao層ceng和he回hui路lu電dian流liu參can考kao平ping麵mian的de網wang絡luo。如ru果guo信xin號hao跡ji線xian僅jin從cong參can考kao平ping麵mian上shang方fang改gai變bian到dao下xia方fang,產chan生sheng的de輻fu射she很hen小xiao。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,回hui路lu電dian流liu可ke以yi繼ji續xu在zai同tong一yi個ge平ping麵mian流liu動dong。如ru果guo信xin號hao層ceng和he參can考kao平ping麵mian同tong時shi改gai變bian,則ze回hui流liu路lu徑jing必bi須xu得de到dao保bao證zheng(如圖2)。在過孔附近使用電容器,必須避免產生不想要的路徑和環路的回路電流。這個軟件設計規則必須識別並允許在BGA下方的有孔的區域的層的改變,因為回流不會通過電容器但是會通過BGA。如果這個原則被違背了,層改變出現地方的過孔會由軟件強調顯示出來。

圖2如果信號層和參考平麵同時改變,需要保證回流路徑
在較高的信號頻率,需要減少外部層線的長度,進行線纜的最大允許的長度檢查,並且違背的地方將被指出。
另ling一yi條tiao規gui則ze將jiang檢jian查zha隔ge直zhi電dian容rong器qi到dao電dian源yuan電dian壓ya的de連lian接jie引yin腳jiao上shang的de最zui大da距ju離li。因yin為wei隔ge直zhi電dian容rong器qi的de有you效xiao半ban徑jing很hen小xiao,不bu能neng超chao過guo連lian接jie到dao去qu耦ou引yin腳jiao所suo允yun許xu的de距ju離li。否fou則ze,電dian容rong器qi沒mei有you作zuo用yong而er可ke被bei忽hu略lve。對dui這zhe個ge規gui則ze的de違wei背bei將jiang與yu到dao各ge個ge電dian容rong的de距ju離li一yi起qi被bei列lie出chu來lai。最zui後hou一yi個ge重zhong要yao的de規gui則ze是shi跡ji線xian不bu能neng離li參can考kao平ping麵mian層ceng的de邊bian緣yuan太tai近jin。在zai這zhe種zhong情qing況kuang下xia,線xian路lu阻zu抗kang將jiang改gai變bian,並bing可ke能neng導dao致zhi信xin號hao在zai阻zu抗kang的de不bu連lian續xu處chu產chan生sheng反fan射she。
通tong過guo此ci軟ruan件jian包bao,可ke以yi檢jian查zha具ju體ti的de規gui則ze,通tong過guo一yi個ge錯cuo誤wu列lie表biao引yin導dao用yong戶hu,然ran後hou顯xian示shi布bu線xian的de關guan鍵jian區qu域yu。在zai設she計ji階jie段duan的de初chu期qi改gai變bian元yuan器qi件jian的de位wei置zhi,可ke以yi創chuang建jian防fang止zhi電dian磁ci兼jian容rong問wen題ti產chan生sheng的de布bu線xian路lu徑jing,就jiu不bu需xu要yao額e外wai的de屏ping蔽bi或huo者zhe濾lv波bo器qi,從cong而er節jie省sheng寶bao貴gui的de電dian路lu板ban空kong間jian和he元yuan件jian費fei用yong。
隨(sui)著(zhe)電(dian)路(lu)板(ban)設(she)計(ji)變(bian)得(de)越(yue)來(lai)越(yue)複(fu)雜(za),電(dian)磁(ci)兼(jian)容(rong)規(gui)範(fan)發(fa)展(zhan)得(de)愈(yu)來(lai)越(yue)嚴(yan)格(ge),在(zai)設(she)計(ji)階(jie)段(duan)的(de)初(chu)期(qi)就(jiu)尋(xun)求(qiu)解(jie)決(jue)辦(ban)法(fa)是(shi)很(hen)有(you)必(bi)要(yao)的(de)。軟(ruan)件(jian)仿(fang)真(zhen)包(bao),尤(you)其(qi)當(dang)其(qi)與(yu)廣(guang)泛(fan)使(shi)用(yong)的(de)布(bu)線(xian)工(gong)具(ju)的(de)有(you)效(xiao)接(jie)口(kou)的(de)共(gong)同(tong)使(shi)用(yong),在(zai)產(chan)品(pin)開(kai)發(fa)過(guo)程(cheng)中(zhong)有(you)非(fei)常(chang)重(zhong)大(da)的(de)意(yi)義(yi)。
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