EMC/EMI模拟仿真与PCB设计相结合

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在PCB设计中,EMC/EMI主要分析布线网络本身的信号完整性,实际布线网络可能产生的电磁辐射和电磁干扰以及电路板本身抵抗外部电磁干扰的能力,并且依据设计者的要求提出布局和布线时抑制电磁辐射和干扰的规则,作为整个PCB设计过程的指导原则。

具体来说,信号完整性分析包括同一布线网络上同一信号的反射分析,阻抗匹配分析,信号过冲分析,信号时序分析,信号强调分析等;对于邻近布线网 络上不同信号之间的串扰分析。在信号完整性分析时还必须考虑布线网络的几何拓扑结构,PCB绝缘层的电介质特性以及每一布线层的电气特性。
      
电磁辐射分析主要考虑PCB板与外部的接口处的电磁辐射,PCB板中电源层的电磁辐射以及大功率布线网络动态工作时对外的辐射问题。如果电路设计中采用了 捆绑于大功率IC上的散热器(例如奔腾处理器外贴的金属散热器),那么这样的散热器在电路动态工作中如同天线一样不停地向外辐射电磁波,因此必须列为 EMC分析的重点。
      
现在已经有了抑制电子设备和仪表的EMI的国际标准,统称为电磁兼容(EMC)标准,它们可以作为普通设计者布线和布局时抑制电磁辐射和干扰的准则,对于军用电子产品设计者来说,标准会更严格,要求更苛刻。

对于高速数字电路设计,尤其是总线上数字信号速率高于50MHz时,以往采用集总参数的数学模型来分析EMC/EMI特性显得无能为力,设计者 们更趋向于采用分布参数的数学模型做布线网络的传输线分析(TALC)。对于多块PCB板通过总线连接而成的电子系统。还必须分析不同PCB板之间的电磁 兼容性能。EMC/EMI元件库的支持

如今一块电路板可能包括上百种来自于不同厂家、功能各异的电子元器件,设计者要进行EMC/EMI分析就必须了解这些元器件的电气特性,之后才 能具体模拟仿真。这在以往看来是一项艰巨的工作,现在由于有了IBIS和SPICE等数据库的支持,使得EMC分析的问题迎刃而解。

鉴于SPICE3,HSPICE,PSPICE 这些数据模型已为广大的电路设计者所熟知,在此着重介绍IBIS。IBIS(I/O Buffer Interface Specification),即ANSI/EIA-656,是一种通过测量或电路仿真得到,基于V/I曲线的I/O缓冲器的快速而精确描述电气性能的模 型。1990年由INTEL牵头、联合数家著名的半导体厂商共同制定了IBIS V1.0的行业标准,经过不断的完善和发展,于1997年更新为IBIS V3.0。

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