高速高密度PCB設計中SI/PI/EMC問題的設計

圖4：SIwave分析得到的PCB諧振點分布

圖5：諧振頻率為0.4971G的電壓波動情況

PCB EMI問題仿真

一塊八層PCB，其中黃色走線為PCB上的時鐘信號線，每根時鐘線都與一激勵源相連，為了了解該PCB的電磁輻射特性，首先在SIwave中設置掃頻分析可以清楚觀察到PCB板在各頻點上的電壓波動情況，如圖7所示。

圖6：加去耦電容前a和后b的信號網(wǎng)絡IOA8的插入損耗和回波損耗曲線

圖7：PCB在不同的頻率上的電壓波動圖

圖8：1G下PCB的電壓波動圖和空間場分布

隨后，在SIwave中計算PCB在空間的EMI輻射情況。以1G為例，圖8為PCB元件正面觀察到的電壓波動情況，通過SIwave和Ansoft HFSS之間的動態(tài)鏈接，能夠計算PCB板在三維空間任意位置的電磁場輻射數(shù)據(jù)，從而實現(xiàn)虛擬EMI測試。圖8還給出了距離PCB約500mil處的電場分布云圖，對比空間電場分布云圖與PCB上電壓波動云圖可以發(fā)現(xiàn)：PCB上電壓波峰/波谷對應的近區(qū)輻射場數(shù)值大，這也與實際情況吻合。同時根據(jù)需要可在 SIwave中直接畫出各個頻點上PCB板在遠區(qū)的輻射場分布。

高速PCB板級設計無論SI還是PI，都是十分具有挑戰(zhàn)性的，而由此產(chǎn)生的EMI問題則更為復雜。采用對虛擬原型進行仿真的方法替代反復試驗的設計方法來優(yōu)化電路板的設計，可以有效縮短設計周期并且節(jié)約設計成本。