电子电路设计中EMCEMI的模拟仿真-硬件和射频工程师.PDFVIP

沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 电子电路设计中 EMC/EMI 的模拟仿真 为了保证设计的 PCB 板具有高质量和高可靠性，设计者通常要对 PCB板进行热温分析， 机械可靠性分析。由于 PCB 板上的电子器件密度越来越大，走线越来越窄，信号的频率越来 越高，不可避免地会引入 EMC（电磁兼容）和 EMI（电磁干扰）的问题，所以对电子产品的 电磁兼容分析显得特别重要。与 IC 设计相比，PCB 设计过程中的 EMC 分析和模拟仿真是一 个薄弱环节。 1、PCB 设计中 EMC/EMI 分析的对象： 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。 2、 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。现在此标准已被 NS、Motorola、TI、 IDT、Xilinx、Siemens、Cypress、VLSI 等数百家半导体厂商支持，同时 Cadence、Mentor、 Incases、Zuken-Redac 等 RDA 公司在各自的软件中也添加了有关 IBIS 的功能模块。IBIS 文件是一种文本文件，是通过标准软件格式生成的行为信息的描述，以说明 IC 的模拟电 气特性。多数 IBIS 模块来源于 SPICF 模型，也可用实际测量得到的 V/I 曲线描述模型。IC 的 SPICE 模型是各半民体厂商立足的商业秘密，受到知识产权的保护，而 IBIS 模型是对用 户完全开放的数据，所以设计者可以免费得到这些数据。大多数半导体厂商在自己的网站上 或产品 CD-ROM 中发布相关 IC 的 IBIS 数据。由于EDA 厂家和电子元器件厂商联合支持 IBIS 和 SPIICE 等数据模型，设计者可以安心地将它们用于电路的模拟仿真或用于 EDA 工具中， 1 沈阳单片机开发网——帮您精确掌握电子器件的使用细节 轻松地进行 EMC/EMI 分析。 3、 EMC/EMI 模拟仿真与