如何將自動 EMC 分析添加到 PCB LAYOUT？

電磁兼容性(EMC) 通常被定義為產(chǎn)品在其環(huán)境內(nèi)發(fā)揮作用而不引入電磁干擾的能力。EMC 合規(guī)性是將產(chǎn)品推向市場的必要條件。簡單地說，如果產(chǎn)品未通過目標(biāo)市場的EMC 合規(guī)性測試，則無法銷售該產(chǎn)品。

有一種看法認(rèn)為，在PCBLayout 期間進(jìn)行EMC 分析可能是項(xiàng)非常耗時的任務(wù)，不僅難以設(shè)置和正確配置，而且會產(chǎn)生難以解釋的結(jié)果。基于設(shè)計的分析一直將焦點(diǎn)放在信號完整性(SI) 和電源完整性(Pi)上，而EMC“分析”則是放在完成制造并測試實(shí)際產(chǎn)品之后手動執(zhí)行的。

人們經(jīng)常忽視的一點(diǎn)是，在設(shè)計階段添加自動EMC 分析提供了避免在制造后出現(xiàn)EMC 合規(guī)性故障的機(jī)會。通過在制造前的PCBLayout 期間的適當(dāng)時間點(diǎn)添加自動EMC分析，可以減少進(jìn)行重新設(shè)計的需要，從而影響產(chǎn)品的開發(fā)成本和整體上市時間。

如前所述，EMC 通常被定義為產(chǎn)品在其環(huán)境中發(fā)揮作用而不引入電磁干擾的能力。具體而言，產(chǎn)品必須：

■ 能夠耐受規(guī)定程度的干擾

■ 不會產(chǎn)生超過規(guī)定數(shù)量的干擾

■ 能夠保持自我兼容。

EMI 通常被定義為由于電磁感應(yīng)或電磁輻射而對電路造成影響的干擾。

為進(jìn)一步簡化這兩個定義：

EMC 是產(chǎn)品易受環(huán)境影響的程度，而EMI 則是給環(huán)境帶來的影響。

該主題非常復(fù)雜，致使人們認(rèn)為，在PCB Layout 期間很難執(zhí)行和解釋EMC 分析。但實(shí)際上，進(jìn)行設(shè)計內(nèi)分析要比等待實(shí)際產(chǎn)品完成制造后再進(jìn)行測試更加輕松和經(jīng)濟(jì)高效，因?yàn)樵诤笠环N情況下，修復(fù)問題需要投入的時間和成本要多得多。

有兩項(xiàng)統(tǒng)計數(shù)據(jù)足以證明進(jìn)行設(shè)計內(nèi)測試的重要性。

1. 雖然EMC 測試實(shí)驗(yàn)室未被要求提供平均EMC 測試合格率，但一些研究表明，首次合格率僅約50%。

2. EMC 合規(guī)性故障被認(rèn)為是導(dǎo)致汽車行業(yè)重新設(shè)計的第二大常見原因。

將EMC 分析“左移”至PCBLAYOUT 期間進(jìn)行

在工程領(lǐng)域，術(shù)語“左移”通常用于描述將通常放在設(shè)計流程后期階段執(zhí)行的任務(wù)移動（或轉(zhuǎn)移）到設(shè)計流程早期階段的行為。一般而言，轉(zhuǎn)移任務(wù)未必能夠消除流程后期對該任務(wù)的需求；其目的在于降低依賴性和改善結(jié)果。

在本例中，基于制造后EMC 測試結(jié)果執(zhí)行的EMC 分析將被轉(zhuǎn)移，并且還會使用HyperLynxDRC 在PCB Layout階段的適當(dāng)時間點(diǎn)執(zhí)行。左移的目的是為工程師和設(shè)計人員提供機(jī)會，在整體設(shè)計流程的更早階段執(zhí)行相關(guān)任務(wù)，最終消除迭代并確保整體流程更加高效。從根本上說，在PCBLayout 的各個階段進(jìn)行的每次分析，都能令整個設(shè)計流程得到改進(jìn)。應(yīng)用的轉(zhuǎn)移程度越高，獲得的好處越大。

考慮典型使用案例。傳統(tǒng)上，工程師或設(shè)計人員會在PCB 設(shè)計期間執(zhí)行一些非常簡單的手動EMC 分析，隨后依賴于制造后的EMC 測試結(jié)果來確定是否需要進(jìn)行更詳細(xì)的分析。在這種設(shè)計后分析環(huán)境中檢測到的任何EMC 問題都必須回傳到設(shè)計人員采取糾正措施。完成第一組更改以解決在測試期間發(fā)現(xiàn)的EMC 問題后，必須制作新的設(shè)計并重新開始以上循環(huán)。

手動檢查EMC 問題不僅耗時，而且具有主觀性，可能不準(zhǔn)確且容易出錯。通過使用HyperLynx DRC 將EMC 分析左移到自動化設(shè)計內(nèi)流程后，確定和解決EMC 問題的周期時間便不再受制于外部影響。

EMC 分析_ 在早期經(jīng)常運(yùn)行

考慮到一項(xiàng)設(shè)計改進(jìn)往往可以同時降低EMC 排放和敏感性，在早期PCB Layout 的適當(dāng)階段經(jīng)常運(yùn)行分析，可以獲得顯著的優(yōu)勢。許多設(shè)計團(tuán)隊投入大量的精力來控制潛在的EMC/EMI 問題，而不是花時間使用分析方法來抑制它們。

如前所述，HyperLynxDRC 可通過對布局和布線執(zhí)行各種EMC 和EMI 規(guī)則檢查，來支持實(shí)現(xiàn)最佳Layout 設(shè)計。為了最大限度減少不確定性并確保正確使用，HyperLynx DRC 的功能具有以下特點(diǎn)：

■ 詳細(xì)記錄每條規(guī)則

■ 解釋每條規(guī)則的原則

■ 提供包含圖表的示例，詳細(xì)說明需要的任何設(shè)置

■ 提供有關(guān)如何糾正問題的建議。

HyperLynx DRC 提供的許多EMC 檢查都會查找不容易仿真的項(xiàng)目，例如跨越平面分割的走線、參考平面更改、屏蔽和過孔等。在EMC/EMI 分析期間可以檢查的一些其他問題示例包括：

■ 殘留分支長度

■ 濾波器件布局

■ 分割平面上的IC

■ I/O 耦合

■ 銅皮孤島

■ 靠近平面邊緣的網(wǎng)絡(luò)

■ 基準(zhǔn)電壓錯誤的走線。

表1 是應(yīng)該在PCB Layout 的不同階段使用EMC 分析來檢查的項(xiàng)目示例。

總結(jié)

添加自動EMC 分析不應(yīng)該是個孤立事件，而應(yīng)該是在PCB Layout 的適當(dāng)階段發(fā)生的一系列事件，從而幫助指導(dǎo)工程師和設(shè)計人員獲得具有更好的EMC 性能的物理實(shí)現(xiàn)。在工程師與分析之間建立這種直接關(guān)系，意味著可以在PCBLayout 流程的每個階段應(yīng)用支持EMC 合規(guī)性的關(guān)鍵設(shè)計決策。

在PCBLayout 流程中應(yīng)用的每次EMC 分析左移，都能實(shí)現(xiàn)效率提升。任何左移計劃的最終目的都是讓設(shè)計系統(tǒng)能夠使用EMC 規(guī)則支持設(shè)計即正確的方法，以消除代價高昂的設(shè)計后迭代。

總之，通過使用HyperLynxDRC 將自動EMC 分析添加到PCBLayout，工程師和PCB 設(shè)計人員將能夠：

■ 設(shè)計具有正確EMC 性能的物理實(shí)現(xiàn)

■ 減少對制造后EMC 分析的依賴

■ 提高在首次制造期間通過EMC 合規(guī)性測試的可能性

■ 自動執(zhí)行主觀、耗時而且可能容易出錯的手動過程

■ 減少或消除設(shè)計周期后期的返工。