干货 | PCB板级电磁兼容仿真分析利器Ansys SIwave

1、电子产品PCB电磁干扰分析重要性

所有电子产品部件设计基本上都离不开PCB设计，对于通信、航空航天、计算机、船舶、兵器、电子等产品，PCB的电磁干扰是非常重要的话题。随着电子部件设计复杂度、集成度及信号速率的急剧提升，电磁干扰与抗干扰已成为电子系统PCB设计的痛处，电磁干扰处理不好，设备无法 正常工作，损失巨大。

电子产品PCB板级EMC优化的基本思路，一是从源头抑制消除辐射；二是隔离干扰体与被 干扰体，阻断EMI传播路径。对于电子产品系统PCB设计来说，就是要阻断EMI传播路径，消除PCB板载系统对外辐射EMI，同时增强PCB板载系统敏感信号抗外界干扰能力。

2、PCB专用电磁兼容仿真分析工具SIwave

SIwave是特别针对PCB、封装的SI/PI/EMC仿真分析工具，采用定制化的电磁场算法，能够高效准确的求解多至几十层的PCB和上千管脚的封装结构。

SIwave求解功能丰富，从EMI规则检查，到PCB信号相关各类电磁特性求解项目，以及联合内含的高速SI电路求解器进行场路结合分析，全面分析及优化PCB板级EMC特性。

3、EMI规则检查

PCB设计现状：

（1）PCB设计不同环节的工程师使用不同的验证方法，或者无验证手段；

（2）复杂PCB上一些不适当的走线结构，很难被发现，也就不会特意去进行仿真分析；

（3）仿真一般只针对关键电路或高速电路，往往忽略了其他电路也可能带来的隐患；

SIwave从2019版本开始增加了EMI Scanner规则检查器。PCB板级EMC分析第一步，我们可利用SIwave中的EMI Scanner规则检查器，在仿真分析之前，对PCB进行全面检查。

SIwave EMI Scanner规则检查器具有如下优点：

（1）电磁仿真分析前快速检查PCB设计规则符合度；

（2）统一的，并且可在不同设计团队间重复使用的验证手段，防止验证过程变化或失控；

（3）允许定制化规则，用来收集和执行企业自己的设计规则；

4、电路系统电磁干扰分析之场路协同仿真分析

完成PCB EMI Scanner规则检查并优化设计后，我们可利用SIwave电磁仿真器+电路仿真器进行关键信号的场路结合仿真分析，获得关键电路的电磁场分析和有源电路波形分析结果，从而在PCB投板前预判电路信号系统的性能特性，指导设计优化。

以下所示案例中，某DDR地址信号参考层发生改变，导致EMI辐射大。案例描述了如何利用SIwave EMI Scanner及场路结合仿真分析来分析优化PCB设计。

5、总结

（1）设计良好的PCB可以极大减少系统电磁干扰问题，在设计早期进行仿真分析验证是修复潜在EMI问题的最好方式；

（2）设计规则检查提供了一种最快速高效，且最容易理解实施的方式解决EMI问题，无需相对较长的仿真时间，简单易用，过程可重复，适合设计流程中的所有人员；

（3）规则检查与场路协同仿真互为依存。仿真可用来检验规则检查的效果；仿真结果经验总结可作为规则检查的输入；

（4）规则检查与场路结合仿真有效减少研发设计周期，加快上市时间。