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3Dfangzhenshishifenkunnande。youyuzhexienandian,zhuanjiamenzhinengguanzhuduidianlubandeguanjianquyudefangzhen,lirudianyuanhejiedixitonghuozhedandudeguanjianwangluo,laiquedingdiancichangfushe(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;同(tong)時(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)條(tiao)件(jian)下(xia),選(xuan)擇(ze)阻(zu)抗(kang)最(zui)低(di)的(de)路(lu)徑(jing)。這(zhe)種(zhong)新(xin)軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)哪(na)條(tiao)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)是(shi)不(bu)連(lian)續(xu)的(de)。例(li)如(ru),這(zhe)個(ge)路(lu)徑(jing)有(you)可(ke)能(neng)由(you)於(yu)分(fen)離(li)的(de)平(ping)麵(mian)而(er)被(bei)中(zhong)斷(duan)。如(ru)果(guo)回(hui)路(lu)在(zai)幾(ji)何(he)位(wei)置(zhi)上(shang)不(bu)能(neng)跟(gen)隨(sui)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing),那(na)麼(me)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)則(ze)會(hui)使(shi)用(yong)一(yi)條(tiao)不(bu)同(tong)的(de)路(lu)徑(jing)。依(yi)賴(lai)於(yu)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)周(zhou)圍(wei)區(qu)域(yu)的(de)大(da)小(xiao),會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)個(ge)天(tian)線(xian)輻(fu)射(she)或(huo)接(jie)收(shou)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),導(dao)致(zhi)EMC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
lingyigeguizeshisousuonaxiegaibianxinhaocenghehuiludianliucankaopingmiandewangluo。ruguoxinhaojixianjincongcankaopingmianshangfanggaibiandaoxiafang,chanshengdefushehenxiao。zaizhezhongqingkuangxia,huiludianliukeyijixuzaitongyigepingmianliudong。ruguoxinhaocenghecankaopingmiantongshigaibian,zehuiliulujingbixudedaobaozheng(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3Dfangzhenshishifenkunnande。youyuzhexienandian,zhuanjiamenzhinengguanzhuduidianlubandeguanjianquyudefangzhen,lirudianyuanhejiedixitonghuozhedandudeguanjianwangluo,laiquedingdiancichangfushe(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;同(tong)時(shi)在(zai)高(gao)頻(pin)條(tiao)件(jian)下(xia),選(xuan)擇(ze)阻(zu)抗(kang)最(zui)低(di)的(de)路(lu)徑(jing)。這(zhe)種(zhong)新(xin)軟(ruan)件(jian)可(ke)以(yi)確(que)定(ding)哪(na)條(tiao)返(fan)回(hui)路(lu)徑(jing)是(shi)不(bu)連(lian)續(xu)的(de)。例(li)如(ru),這(zhe)個(ge)路(lu)徑(jing)有(you)可(ke)能(neng)由(you)於(yu)分(fen)離(li)的(de)平(ping)麵(mian)而(er)被(bei)中(zhong)斷(duan)。如(ru)果(guo)回(hui)路(lu)在(zai)幾(ji)何(he)位(wei)置(zhi)上(shang)不(bu)能(neng)跟(gen)隨(sui)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing),那(na)麼(me)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)則(ze)會(hui)使(shi)用(yong)一(yi)條(tiao)不(bu)同(tong)的(de)路(lu)徑(jing)。依(yi)賴(lai)於(yu)回(hui)路(lu)電(dian)流(liu)周(zhou)圍(wei)區(qu)域(yu)的(de)大(da)小(xiao),會(hui)出(chu)現(xian)一(yi)個(ge)天(tian)線(xian)輻(fu)射(she)或(huo)接(jie)收(shou)幹(gan)擾(rao)信(xin)號(hao),導(dao)致(zhi)EMC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
lingyigeguizeshisousuonaxiegaibianxinhaocenghehuiludianliucankaopingmiandewangluo。ruguoxinhaojixianjincongcankaopingmianshangfanggaibiandaoxiafang,chanshengdefushehenxiao。zaizhezhongqingkuangxia,huiludianliukeyijixuzaitongyigepingmianliudong。ruguoxinhaocenghecankaopingmiantongshigaibian,zehuiliulujingbixudedaobaozheng(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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