1

PCB和機(jī)箱電磁兼容分析2內(nèi)容提要EMC設(shè)計解決方案典型案例總結(jié)316整機(jī)裝配測試超標(biāo)EMC測試產(chǎn)品EDA開發(fā)整機(jī)裝配EMC認(rèn)證測試通過OKNOEMC測試超標(biāo)EMC測試傳統(tǒng)EMC設(shè)計流程重復(fù)多次電整路改加，工無法滿足性電能路要系求統(tǒng)，改嚴(yán)板重耽誤交付EM周C期定！位測試傳統(tǒng)設(shè)計流程新型設(shè)計流程EDA/CAD設(shè)計加工測試加工測試EDA/CAD設(shè)計如何應(yīng)對挑戰(zhàn)仿真要解決哪些問題？引用虛擬仿真技術(shù)！4PCB電路板設(shè)計與分析線纜設(shè)計與布線機(jī)殼屏蔽與系統(tǒng)輻射分析EMC仿真設(shè)計要點(diǎn)信號完整性設(shè)計電源完整性設(shè)計信號干擾控制PCB輻射控制等線纜設(shè)計與選型線纜布局分析線纜輻射控制線纜串?dāng)_分析等機(jī)箱開孔設(shè)計設(shè)備布局分區(qū)電磁泄漏分析輻射發(fā)射分析等5內(nèi)容提要EMC設(shè)計

解決方案典型案例總結(jié)6ANSYS

板級機(jī)箱EMC解決方案SiwavePCB/封裝EMC專用仿真工具DesignerSI電路系統(tǒng)仿真平臺誤碼率信號質(zhì)量串?dāng)_/噪聲Q3D任意三維結(jié)構(gòu)寄生參數(shù)提取工具HFSS任意三維結(jié)構(gòu)全波電磁場輻射仿真工具Push

excitationAdd

model頻譜分析仿真電路場路協(xié)同S11:ReturnLossS21:Insertion

LossS參數(shù)PCB近場電源阻抗優(yōu)化電源電流密度寄生參數(shù)遠(yuǎn)場輻射方向圖近場電磁場RE輻射發(fā)射7ANSYS

HFSS場分布輻射方向圖等效電路抽取等等…有限元法

(FEM)HFSS-IE

Solver:積分方程法

(IE)混合算法

(Hybrid

FEM-IE)物理光學(xué)法

(PO)HFSS-TR

Solver:時域算法

(DGTD)計算能力 算法模塊 應(yīng)用領(lǐng)域? 端口網(wǎng)絡(luò)參數(shù)(S,

Z,

Y) HFSS: ? 天線：智能產(chǎn)品、藍(lán)牙、WiFi、RCS；RFID、手機(jī)/無線終端；射頻微波：衛(wèi)星通信、國防、雷達(dá)和SI/PI：IC、封裝、PCB、連接器EMI/EMC:

分析設(shè)備自身產(chǎn)生的電磁干擾及與其他設(shè)備的共存生物醫(yī)療：MRI、人體特定吸收率（SAR）PCB互連器件天線片上元件微波器件RCS微波系統(tǒng)EMI高速通道生物醫(yī)療HFSS

是一款針對任意三維結(jié)構(gòu)的全波高頻電磁場仿真工具，它的核心價值在于向用戶提供基于自動網(wǎng)格剖分技術(shù)的高

精度求解技術(shù)。

89HFSS

軟件界面三維結(jié)構(gòu)全波高精度電磁場仿真工具設(shè)計流程管理屬性窗口模型樹信息欄仿真進(jìn)度/警告欄模型窗口ANSYS

技術(shù)-高精度全波

FEM有限元法(FEM)全波電磁場求解器已有二十多年的商用歷史目前業(yè)界最成熟穩(wěn)定的三維電磁場求解器區(qū)域分解法擅長求解任意介質(zhì)復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)充分考慮材料特性：趨膚效應(yīng)、介質(zhì)損耗、頻變材料FEM

特色技術(shù)自適應(yīng)共形網(wǎng)格剖分、網(wǎng)格加密、曲線型網(wǎng)格切向矢量基函數(shù)、混合階基函數(shù)強(qiáng)大的矩陣求解技術(shù)：直接法、迭代法、超限單元法精確快速抽取端口S參數(shù)快速掃頻技術(shù)10 ?2016

?ANSYS…,

In…c.Rectilinearmesh

elementCurvilinearmesh

element特色功能-參數(shù)實時調(diào)諧可以得到所有變量的任意組合所有參數(shù)及其組合對器件性能的影響器件的精細(xì)設(shè)計與調(diào)整-40.00-30.00-20.00-10.000.00Y1bpf8_120XYPlot

7ANSOFTCurve

InfodB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))-50.00 Setup_1:Sw

eep_1-60.00-70.006.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00Freq

[GHz]11特色功能-3D

component12ANSYS

SIwaveSIwave

是特別針對

PCB、芯片封裝的

SI/PI/EMC

仿真工具，采用定制化的電磁場算法,

能夠高效準(zhǔn)確地求解幾十層的PCB

和上千管腳的封裝結(jié)構(gòu)。

功能特點(diǎn) 與

EDA

設(shè)計工具無縫集成，涵蓋PCB

從直流設(shè)計到去耦電容設(shè)計，從高速設(shè)計到EMC設(shè)計所有方面幫助工程師深刻洞察電路器件與電磁場器件的相互作用自動考慮PCB板上所有互連結(jié)構(gòu)，如走線，過孔和焊盤等

應(yīng)用領(lǐng)域 集成電路(IC)封裝PCB

直流分布、SI、PI去耦電容自動優(yōu)化高速通道設(shè)計近遠(yuǎn)場輻射、EMI/EMC

模塊配置 SIwave-DCSIwave-PISIwave13新版Siwave用戶界面主要功能：諧振分析阻抗分析近場輻射遠(yuǎn)場輻射信號傳輸質(zhì)量電源完整性RLGC提取電流密度分布電壓衰減時域阻抗反射HFSS3D

layout阻抗自動優(yōu)化。。。Office風(fēng)格流程化界面14EDA接口快捷建模主流EDA設(shè)計工具接口153D電磁場建模接口特色工具-Siwizard自動建立Designer仿真電路，無須人工自行建仿真電路16特色工具-PI

advisor添加電容到優(yōu)化對象電容庫篩選實時顯示Z11頻響曲線17電源去耦網(wǎng)絡(luò)阻抗自動優(yōu)化模塊，考慮電容容值，布局位置，焊盤等細(xì)節(jié)影響特色工具-PI

advisor多種優(yōu)化方案優(yōu)化方案細(xì)節(jié)18特色工具-HFSS

3D

layout3D

layout技術(shù)特點(diǎn)：全新的Phi

mesh網(wǎng)格劃分技術(shù)調(diào)用HFSS全波高精度仿真引擎便捷的EDA模型編輯能力19高精度多層結(jié)構(gòu)參數(shù)提取PCB機(jī)箱聯(lián)合分析功能0.200.400.600.801.00Freq[GHz]-300.000.00-250.00-200.00-150.00-100.00-50.000.00Y1XYPlot2m1CurveInfodB(Sphere3meters)Setup1:

SweepGJB_RE102-2NameX

Ym10.4300

-151.3243設(shè)備級RE輻射發(fā)射Siwave完成近場分析HFSS連接Siwave近場數(shù)據(jù)聯(lián)合三維電磁場工具HFSS,可完成整設(shè)備的EMI分析20其他工具主要工具：DRC自動檢查區(qū)域切割仿真自動設(shè)置Pin

group芯片封裝與PCB的整合電容模型管理傳輸線長度計算器信號線分析器版圖編輯器2122ANSYS

Q3DQ3DExtractor是三維準(zhǔn)靜態(tài)電磁場求解工具，能夠?qū)θ我馊S結(jié)構(gòu)直接抽取寄生參數(shù)(RLGC)

，生成

SPICE/IBIS

模型。

功能特點(diǎn) 電路/寄生參數(shù)提取的最佳工具能夠定義任意導(dǎo)體狀態(tài)，包括接地，浮空與信號，并無需重新求解即可獲得新狀態(tài)下的電路參數(shù)無需人工干預(yù)的全自動網(wǎng)格劃分能力能夠?qū)⒔Y(jié)果輸出為SPICE網(wǎng)表，用于系統(tǒng)與電路時域分析

應(yīng)用領(lǐng)域 IC封裝功率電子器件連接器線纜線束PCB觸摸屏DDRx、Flash

MemoryIGBT

封裝觸屏線纜連接器IC封裝ANSYS

DesignerDesigner

是

RF、SI、EMC

設(shè)計中進(jìn)行系統(tǒng)、電路及電磁場分析的綜合設(shè)計環(huán)境。

應(yīng)用領(lǐng)域 SI/PI

分析(如:

高速串并行通道)射頻微波電路(如:

放大器、振蕩器)無線系統(tǒng)(如:

收發(fā)機(jī))EMI/EMC包含S參數(shù)模型的高速通道眼圖分析大規(guī)模毫米波集成電路

(MMIC)

分析MIMO

系統(tǒng)分析

功能特點(diǎn) 電路分析DC

電路、線性電路、瞬態(tài)、高速眼圖、諧波平衡、振蕩器電磁場分析2.5D

矩量法(PlanarEM)、3D

有限元

(HFSS3DLayout)系統(tǒng)分析系統(tǒng)時域分析、系統(tǒng)頻域分析場路協(xié)同與HFSS、Q3D、SIwave、PlanarEM

的動態(tài)鏈接功能與HFSS、SIwave、PlanarEM

的激勵推送功能Layout

編輯器ECAD

數(shù)據(jù)讀取、導(dǎo)入導(dǎo)出DXF、GDSII、ANF等格式輔助工具Network

Data

Explorer、濾波器綜合、Simith

圓圖

模塊配置

23ANSYSDesigner

Pre/PostANSYSRF

OptionANSYSSI

OptionDesigner界面EM

Design：電磁仿真Circuit

design

：電路仿真設(shè)計Circuit

netlist：網(wǎng)表電路仿真Filter

design：濾波電路設(shè)計工具器件模型庫24電路仿真功能Designer(SIOption)Designer(RF

Option)25特色功能VerifyEye

Analysis使用統(tǒng)計(statistical)的方法分析誤碼率分布BER

(Bit

ErrorRate)、浴缸圖(bathtub)，非常快速，且可以支持芯片后端的行為處理功能，例如均衡電路；QuickEye

Analysis通過階躍效應(yīng)作bitpattern作卷積算法計算，活的眼圖及波形。特點(diǎn)是計算速度快,

可以直接用IBIS或IBIS-AMI等AMI

Analysis使用沖擊響應(yīng)與pattern做convolution運(yùn)算，

(不受線性系統(tǒng)的限制)，且可以支持芯片后端的行為處理功能，例如均衡電路。26支持器件廠商目前能提供的幾乎所有格式的電路模型，同時可實現(xiàn)ANSYS軟件場分析模型的協(xié)同建模仿真電路模型接口27特色工具-UDS自定義方案強(qiáng)大后處理功能，用戶自定義DDR總線數(shù)據(jù)處理方案，無需人工量測計算各項繁雜的仿真參數(shù)28新版R17.1

EMDesktop整合了HFSS/Q3D/Designer/Maxwell等用戶界面實現(xiàn)場路界面完美結(jié)合29統(tǒng)一的操作環(huán)境ANSYS

統(tǒng)一的多物理場仿真環(huán)境

WorkbenchR16

全新推出

ANSYS

電子設(shè)計桌面系統(tǒng)、電路和三維電磁場仿真之間更緊密集成統(tǒng)一的界面布局和操作習(xí)慣工程設(shè)計樹參數(shù)化建模模型前處理材料庫求解設(shè)置結(jié)果后處理場分布顯示30GM

2016場路協(xié)同仿真HF:

HFSS與Designer

的動態(tài)鏈接EM:

Maxwell/Q3D/Simulink與Simplorer

的動態(tài)鏈接SI/PI/EMI:

HFSS/SIwave/Q3D與Designer

的動態(tài)鏈接電磁場工具和電路/系統(tǒng)工具之間可實現(xiàn)雙向動態(tài)鏈接與場路協(xié)同仿真Down-Top：從部件設(shè)計直至完整系統(tǒng)Top-Down：從系統(tǒng)至子系統(tǒng)逐步設(shè)計HFSS

四面體網(wǎng)格HFSS

三角面元網(wǎng)格HFSS

3D

Layout

Phi網(wǎng)格技術(shù)高效處理復(fù)雜PCB和封裝自動且精確的自適應(yīng)網(wǎng)格剖分所有的場仿真軟件都具備，用戶可專注于產(chǎn)品設(shè)計，無需重復(fù)驗證仿真結(jié)果Q3D網(wǎng)格Maxwell2D

網(wǎng)格Maxwell3D

網(wǎng)格曲面型網(wǎng)格單元更好剖分曲面結(jié)構(gòu) R16

中的三維組件功能，可實現(xiàn)組件裝配與網(wǎng)格復(fù)用自適應(yīng)網(wǎng)格剖分極易用，且確保結(jié)果準(zhǔn)確32穩(wěn)健的剖分算法，自動得到精確的網(wǎng)格共形的網(wǎng)格單元，可完美表征幾何結(jié)構(gòu)自適應(yīng)剖分迭代，確保準(zhǔn)確的仿真結(jié)果靈活高效的工具模塊靈活的工具功能模塊可以幫助用戶快速建模分析，提高仿真效率，包括：HFSS3DLayout,Siwizard,Piadvisor,workfolw,3Dcomponent,UDS,

ADK,Cable

Designkit,

signal

net

analysiser等等軟件流程向?qū)iwizard:場路協(xié)同自動化PI

advisor:電源自動優(yōu)化工具-60.00-70.006.00

7.00

8.00

9.00

10.00

11.00

12.00

13.00

14.00Freq

[GHz]-50.00-40.00-30.00-20.00-10.000.00Y1XYPlot

7CurveInfodB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))dB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))dB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))dB(TuneS(Port1,Port1,All))Setup_1:Sw

eep_1dB(TuneS(Port1,Port2,All))三維結(jié)構(gòu)參數(shù)實時調(diào)諧33ANSYSElectronicsHPC&

DSOHPC價值HPC

的求解技術(shù)HFSSQ3DSIwaveDesignerMaxwell提升速度、縮短時間仿真更大更復(fù)雜模型充分利用硬件資源模塊配置多線程求解●●●●●區(qū)域分解并行●HPC

PackHPCWorkgroup

DSO

價值 掃頻求解并行●●●●●CG/DCRL/ACRL

求解并行●GPU

加速●●通過并行加快參數(shù)掃描、優(yōu)化分析、統(tǒng)計分析的速度充分利用硬件資源與

HPC

配合，進(jìn)一步提升效率（多層級HPC）34ElectromagneticsFluid

DynamicsStructural

Mechanics2.003.004.005.007.008.00123.75140.00160.00180.00200.00Torque

(Neter)]Time

(ms)Singlephysicssimulation,assumingamagnettemperatureof

22C3-wayMultiphysicssimulationshowsthat

theactualmagnettemperature:

53C16%drop

inpredictedperformance電磁熱結(jié)構(gòu)在ANSYS

Workbench平臺，只需拖放就能實現(xiàn)方便快捷的耦合仿真和自動數(shù)據(jù)傳遞，實現(xiàn)電磁和結(jié)構(gòu)、流體的耦合仿真，進(jìn)行散熱設(shè)計和熱應(yīng)力仿真多物理場耦合仿真35內(nèi)容提要EMC設(shè)計解決方案

典型案例總結(jié)36PCB

機(jī)箱的SI/PI/EMC仿真分析37仿真案例Controller

ICMemory

ICGNDVCCSignals高性能PCB設(shè)計OutputInput解決了PCB的SI/PI/EMC問題，也就基本保證了PCB的高性能ImpedancematchingEMI/EMCCommonmode

signalPowersupplyand

GrandKeeplow

impedancenoiseEMI/

EMC電磁設(shè)計！Signal

IntegrityReflectionDelay,askewSCriogsns

taalklJitterIntegrityPower

IntegritySSO/SSNPlain

resoPnoanwce

erKeeploIwntimepgedraintcye

ofPDS38選擇高速信號快速建模1，選擇信號網(wǎng)絡(luò)2，設(shè)定芯片模型與參數(shù)3，設(shè)定電源供電參數(shù)39自動場路協(xié)同信號時域波形信號時域眼圖PCB寬帶模型自動創(chuàng)建的仿真電路芯片模型40芯片電源pin腳紋波噪聲頻譜41電源紋波PCB輻射分析42地噪聲分析如果PCB地接點(diǎn)存在一定的接地阻抗43PCB地噪聲SOURCE_RESISTANCE

144-4.80E-06-7.71E-093.24E-062.19E-06-2.19E-061.87E-06-1.01E-063.52E-065.93E-07750000000

-2.14E-06751000000

-2.79E-06752000000

9.38E-07753000000

-3.48E-0