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如何利用EMI Stream来解决PCB电路板级EMI问题

2014-02-063530安规与电磁兼容网

4.电源地平面谐振分析

在完成了对网络的检查并做了相应的修改,接下来针对电源地平面进行谐振分析。EMIStream通过模拟板的形状和电源、地平面之间形成的电容进行建模,并运用SPICE电路仿真进行解析。用红色表示大的电压波动,蓝色表示小的电压波动。

首先对3V3的电源层面进行分析,鼠标点击选择3V3电源平面,填写和3V3电源平面最近的GND平面的间距,介质常数信息。修改Option选项中的计算网格大小为3毫米,设置扫描频率从30MHz到2GHz,步长为10MHz。点击RUN开始分析,结果如图4所示。

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 谐振分析结果有两种图形显示:一种是PCB版图上的波动电压分布图,红色的区域为电压波动相对较大的地方,蓝色为电压波动相对较小的地方;另一种是在设定的频率范围内的全部谐振频率点,其峰值波动电压是否超标可以从选定的电磁标准曲线上看出。 从图5左图中可看出,电源/地平面在1.5GHz附近有很多谐振点。

对于电源/地平面谐振问题,可以通过在电压波动相对较大的地方增加退耦电容来减少谐振。EMIStream系统自带了常用电容的RLC模型,如果需要特别的RLC电容模型,用户可以自由添加。我们在几个红色地方添加C104的电容。需要注意一点的是,采用电容串联电阻的效果可能更好一些。再使用相同的设置,重新进行分析,结果见图5右图。此时的分析结果得到明显改善,刚才红色的区域都变成蓝绿色,从2G以下的最大谐振值都降到-5dB以下,满足了系统的设计要求。

本文小结

PCB设计的EMI问题是一个非常复杂的问题,需要用各种方法来综合处理,通过该案例分析,可以发现:(1)联合使用EMIStream工具和PCB设计工具,可以大大提高设计效率;(2)可在PCB设计阶段发现并解决EMI问题,减少反复修改的次数,节约成本;(3)与通常的SI分析工具相比,不需要IBIS模型,不是对一个网络而是对全部网络进行分析,很快(一分钟)可出结果;(4)可以立竿见影的帮助PCB工程师,帮助改进布局布线策略,减小电路板的EMI干扰的发射;(5)有效地提高设计质量,缩短设计周期,加快产品上市时间。

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