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EMI/EMC电磁专家在线评估检查

2015-9-29 14:40:45
        随着PCB设计复杂度和密度的增加,需要快速在设计过程中及时的对线路进行检查而不是等到最后在仿真或测试,传统的PCB单板设计检查主要以人工检查为主,遇到设计困难,有时候会借助电磁仿真软件,但专业的电磁场分析需要有较强的理论背景,而且仿真建模花费的时间较长,考虑到工程师各自仿真分析得到的经验和结果无法统一的管理,相应的经验和规则不能很好的继承,造成了设计资源的浪费。

传统的PCB单板设计检查主要以人工检查为主,遇到设计困难,有时候会借助电磁仿真软件,但专业的电磁场分析需要有较强的理论背景,而且仿真建模花费的时间较长,考虑到工程师各自仿真分析得到的经验和结果无法统一的管理,相应的经验和规则不能很好的继承,造成了设计资源的浪费。

具体问题如下:

  1. 目前的人工检查方法太落后。所里虽有大量的EMI/EMC电路设计规范,但无法在目前的EDA系统中完全表达,CAD设计工具只能做一些简单的D(E)RC检查,缺少重要的EMI/EMC/SI/PI检查规则。
  2. PCB设计的电磁分析过多依赖工程师的实际设计经验,没有有效的检验手段来确认。
  3. 很难及时发现PCB Layout路径上的电磁干扰设计不合理的问题。
  4. 不能彻底解决PCB Layout中面临的EMI/EMC设计潜在问题
  5. 评审缺乏一致性和完整性。时常出现同一块单板前后评审意见不一致,多次评审有多个意见等现象,评审时问题点不能一次提全。
  6. 同一问题多次出现,无法有效避免。
  7. 评审手续不规范,口头说的情况经常出现。
  8. 人工评审效率低。
  9. 人工评审属于后期把关,难以实现并行设计。

针对以上问题,EMSAT SI/PI/EMI/EMC电磁分析专家系统解决方案提供了完整的解决思路:

  1. 汇集所里工程师在PCB多年设计经验形成统一的电磁设计规范,将所有EMI/EMC电路设计规则导入Tags_EM规则库中,以保证规范的完整性,为评审做准备。
  2. 检查后能够输出完整的分析报告,快速递交给设计人员和评审专家,便于设计标准化管理,并能够与CAD软件无缝链接交互数据。
  3. 让PCB设计人员在布局、布线的各个阶段并行进行PCB的电磁兼容分析与评审,减少人工评审的局限,做到真正的并行设计,以达到“零错误、一次性成功”的目的,从而减少研发投板后的修改次数,提高研发效率,降低设计和制造成本,提高单板质量。
  4. EMI规则检查,可极大减少走线上的辐射和串扰,优化和检查电路板上的电容,确保电源和地上的噪声降到最低。
  5. SI/PI的规则,确保电源、时钟、总线、I/O接口上信号的传输质量。
  6. 快速针对系统中每一块PCB电路板的分析检查,更有利于改善系统的电磁兼容性,提高系统工作的稳定性。
  7. 快速输出检查报告,便于设计评审和资料汇总。

EMSAT电磁专家功能展示:

EMI/EMC检查规则

信号相关规则

  • 关键网络跨接在分割参考面上
  • 关键网络不能跨接在相邻的参考平面上
  • 高速网络不能变换参考面
  • 网络与参考面边缘的距离
  • 关键网络与其参考面边缘必须保持一定距离

走线和串扰规则

  • 关键网络与I/O网络
  • 关键网络与I/O网络的距离必须大于特定值
  • 裸露的关键网络长度
  • 所有的关键网络必须被完整平面所屏蔽。关键网络裸露在外部的距离必须小于特定值
  • 孤立关键网络(单端网络)
  • 所有的高速网络之间都必须有空间隔离或通过地走线隔离
  • 孤立关键网络(差分网络)
  • 所有的差分关键网络之间都必须有空间隔离或通过地走线隔离
  • 关键差分网络的长度匹配和间距
  • 所有的关键网络之间必须保持一定距离,差分对中两个网络的长度要保持一致。

去耦规则

  • 去耦电容密度
  • 去耦电容必须以一个特定网格密度摆放在所有相邻的平面对之间。
  • 去耦电容与IC电源引脚之间的距离
  • 去耦电容必须摆放在电源平面和参考地平面之间,并且与IC电源引脚之间有一个合适的距离。
  • IC电源/地引脚与过孔之间的距离
  • 连接IC电源/地引脚与其对应的换层过孔的走线长度必须小于特定值
  • 去耦电源与过孔之间的距离
  • 连接去耦电容引脚与其对应换层过孔之间的走线长度必须小于一定值
  • 电源/地走线去耦
  • 所有过长的电源地走线必须在对应的IC电源引脚一定距离内放置去耦电容

布局规则

  • I/O滤波网络距离
  • 所有I/O滤波器必须摆放在I/O连接器一定距离之内。
  • 晶振与时钟驱动器之间的距离
  • 所有的晶振必须放置在其驱动的时钟器一定距离之内

信号完整性规则

  • 网络完整性
  • 网络长度
  • 报告长度大于特定值的网络
  • 网络耦合
  • 信号网络之间的距离必须大于特定值,且耦合长度也小于特定值,层与层之间的耦合也可以检测。
  • 裸露关键走线的长度
  • 所有关键网络必须被完整平面屏蔽。关键网络裸露在外部的距离必须小于特定值
  • 网络分支检查
  • 检查网络中大于指定长度的分支。
  • 关键网络参考平面跨分割
  • 关键网络的相邻参考面上不能跨分割
  • 网络与参考面边缘的距离
  • 关键网络与其参考面边缘必须保持一定距离

过孔完整性

  • 未连接的过孔焊盘
  • 不允许有未连接的过孔焊盘出现。
  • 过孔之间重叠
  • 过孔之间不能重叠。即使在顶层、底层或者所有层。
  • 过孔网络耦合
  • 信号网络必须与其他信号网络上的过孔保持一定距离。走线和过孔之间的距离必须隔离且不能相互干涉。
  • 过孔残桩隔离
  • 检查过孔残桩,每个过孔有两种情况是合理的,一种是向上的残桩,但此残桩在最上层之下,另一种是向下的残桩,但此残桩在最下层之上。处在同一个物理位置上的过孔将会被当成一个过孔来处理以消除stub的长度。

电源完整性规则

去耦规则

  • 去耦电容密度
  • 去耦电容必须以一个特定网格密度摆放在所有相邻的平面对之间。
  • 去耦电容与IC电源引脚之间的距离
  • 去耦电容必须摆放在电源平面和参考地平面之间,并且与IC电源引脚之间有一个合适的距离。
  • IC电源/地引脚与过孔之间的距离
  • 连接IC电源/地引脚与其对应的换层过孔的走线长度必须小于特定值
  • 去耦电源与过孔之间的距离
  • 连接去耦电容引脚与其对应换层过孔之间的走线长度必须小于一定值
  • 电源/地走线去耦
  • 所有过长的电源地走线必须在对应的IC电源引脚一定距离内放置去耦电容
  • 由以上的检查分析可见,许多关键的EMI/EMC设计分析评审功能必须在设计中认真检查,但是设计复杂度的提高,仅靠人工很难发现问题,而且这些潜在的设计问题在CAD工具设计过程中是无法直接检查的,只有通过专业的评审软件才能实现。