如何利用EMIStream來解決系統(tǒng)板級(jí)EMI問題

圖3：檢查結(jié)果以對(duì)話框的方式顯示出來，出錯(cuò)網(wǎng)絡(luò)在PCB版圖上將高亮度顯示，所有錯(cuò)誤用紅圈在網(wǎng)絡(luò)上標(biāo)出。

例如，第一個(gè)錯(cuò)誤提示該網(wǎng)絡(luò)沒有完整的電流回路，點(diǎn)擊該錯(cuò)誤，畫面放大顯示并用紅圈標(biāo)示錯(cuò)誤的位置。同時(shí)，還會(huì)彈出對(duì)話框，顯示錯(cuò)誤的原因，并給出幾個(gè)修改建議。這些建議包括：(1)修改導(dǎo)線的路徑避免跨不同NET的銅箔，導(dǎo)致參考平面不完整，阻抗失配。(2)修改銅箔的外形，使導(dǎo)線擁有完整的參考平面。第二個(gè)錯(cuò)誤是該網(wǎng)絡(luò)的最大輻射dB值，分為差模和共模輻射值。

D：然后，顯示發(fā)現(xiàn)的銅箔錯(cuò)誤，比如GND銅箔邊緣缺少過孔、過孔間距過大等。

E：串?dāng)_檢查幫助檢查同一層并行走的部分或相鄰層交叉的布線是否有串?dāng)_。建議修改并行太長的走線。4.電源地平面諧振分析

在完成了對(duì)網(wǎng)絡(luò)的檢查并做了相應(yīng)的修改，接下來針對(duì)電源地平面進(jìn)行諧振分析。EMIStream通過模擬板的形狀和電源、地平面之間形成的電容進(jìn)行建模，并運(yùn)用SPICE電路仿真進(jìn)行解析。用紅色表示大的電壓波動(dòng)，藍(lán)色表示小的電壓波動(dòng)。

首先對(duì)3V3的電源層面進(jìn)行分析，鼠標(biāo)點(diǎn)擊選擇3V3電源平面，填寫和3V3電源平面最近的GND平面的間距，介質(zhì)常數(shù)信息。修改Option選項(xiàng)中的計(jì)算網(wǎng)格大小為3毫米，設(shè)置掃描頻率從30MHz到2GHz，步長為10MHz。點(diǎn)擊RUN開始分析，結(jié)果如圖4所示。

諧振分析結(jié)果有兩種圖形顯示：一種是PCB版圖上的波動(dòng)電壓分布圖，紅色的區(qū)域?yàn)殡妷翰▌?dòng)相對(duì)較大的地方，藍(lán)色為電壓波動(dòng)相對(duì)較小的地方;另一種是在設(shè)定的頻率范圍內(nèi)的全部諧振頻率點(diǎn)，其峰值波動(dòng)電壓是否超標(biāo)可以從選定的電磁標(biāo)準(zhǔn)曲線上看出。 從圖5左圖中可看出，電源/地平面在1.5GHz附近有很多諧振點(diǎn)。

對(duì)于電源/地平面諧振問題，可以通過在電壓波動(dòng)相對(duì)較大的地方增加退耦電容來減少諧振。EMIStream系統(tǒng)自帶了常用電容的RLC模型，如果需要特別的RLC電容模型，用戶可以自由添加。我們?cè)趲讉€(gè)紅色地方添加C104的電容。需要注意一點(diǎn)的是，采用電容串聯(lián)電阻的效果可能更好一些。再使用相同的設(shè)置，重新進(jìn)行分析，結(jié)果見圖5右圖。此時(shí)的分析結(jié)果得到明顯改善，剛才紅色的區(qū)域都變成藍(lán)綠色，從2G以下的最大諧振值都降到-5dB以下，滿足了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。

本文小結(jié)

PCB設(shè)計(jì)的EMI問題是一個(gè)非常復(fù)雜的問題，需要用各種方法來綜合處理，通過該案例分析，可以發(fā)現(xiàn)：(1)聯(lián)合使用EMIStream工具和PCB設(shè)計(jì)工具，可以大大提高設(shè)計(jì)效率；(2)可在PCB設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)并解決EMI問題，減少反復(fù)修改的次數(shù)，節(jié)約成本；(3)與通常的SI分析工具相比，不需要IBIS模型，不是對(duì)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)而是對(duì)全部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行分析，很快(一分鐘)可出結(jié)果；(4)可以立竿見影的幫助PCB工程師，幫助改進(jìn)布局布線策略，減小電路板的EMI干擾的發(fā)射；(5)有效地提高設(shè)計(jì)質(zhì)量，縮短設(shè)計(jì)周期，加快產(chǎn)品上市時(shí)間。