siwave在单板PI设计中的应用 - 图文

面积。

1.6.2 共模远场辐射

共模电流是指在回路中电流流向一致的电流。作为空间中孤立的导线，当L<<λ时,可以等效为电偶极子。图1-16 为电偶极子的示意图。其中 L是辐射线的长度。

图1-16

以下是理想的电偶极子的关于共模辐射的MAXWELL 方程：

当距离r>λ/2π时属于远场（当距离r<λ/2π时属于近场）。对于共模远场辐射，式（10.6b）和（10.6c）可以简化为：

上述公式中，如果L≧λ/2， L应按L=λ/2计算，环路的面积A作适当的调整。 如果L<λ/2，取实际的环路面积。

1.6.2.1 共模远场辐射与频率的关系

式（10.9a）共模辐射电场与频率F成正比，与频率F成20dB/Dec增加。

当数字信号的频谱（辐射源）与共模远端辐射的频率特性结合，我们得到图1-17的数字信号的共模辐射特性。

图1-17 远场共模辐射与频谱的关系

从上面的频谱可以看到，只要将时钟上升沿Tr加大，就可使远场辐射更快地进入-40dB/Dec下降,对于无论是差模辐射还是共模辐射，效果是非常明显的。

在3G平台项目MNIC单板中，在通过SI分析计算后将总线读写之类的时序设计的余量加大，然后就可以将时钟进行一些处理使得时钟变得缓慢上升和下降。在时序上仍然能够满足读写的需要、系统能稳定工作的同时，降低EMI辐射；

在MNIC单板中的主要时钟输出端口加10pf的小电容，就起到了使时钟变得缓慢上升和下降的作用。

Vcc CLKout POWER 10PF GND

第二章 电源完整性设计流程

2.1 电源完整性设计基本流程

开始 IC器件布局 在热点位置放置 电容并仿真 导入关键信号、 电源/地网络 电源/地平面谐 导入检查 出现异常 NO 电源/地平面 谐振仿真 电压频率响应 YES IC器件是否处在谐振位置 NO 和平面电压分布 是否满足要求 YES 分析SYZ参数 谐振Q值满足 要求,没有较大 的谐振点 YES NO Z阻抗是否在目标阻抗以下 YES 输出全波SPICE 模型，SPICE仿真 NO NO YES 振是否满足要求 YES 加入激励电流源 NO 叠层结构 是否最佳 YES 结束 NO

使用ansoft公司的SIwave 完成典型的PI 分析的典型流程如上图所示，它主要分为四大步，包括：

1． 谐振模式（Resonant Mode）

1) 预布局PDS的地电平面的结构，包括叠层、板材、以及地电分割等，使PCB

光板在我们所关注的频率范围或更高的范围内不发生谐振。

2) 观察PCB的谐振模式下的电压分布，尽量避免将大电流IC放置在谐振位置或

其附近位置。

2． 频率扫描（Frequency Sweep）

1) 电压探测（Probe Voltage）

在放置IC位置附近，用一个电流源模拟IC的工作，将一个电压探针放置在我们

关心的位置，观察改位置的电压频率响应，根据峰值，从而可以知道哪些谐振频率得到激励。

2) 平面电压分布（Surface Voltage）

基于峰值电压频率，我们可以得到在该频率的PCB平面电压分布，从而确定在

哪些峰值（波峰或谷底）位置放置合适的去耦电容。

3．S、Y、Z参数

1)

计算一个端口（IC 位置）的Z参数，从Z频率响应曲线，我们可以得到

所需的总的电容、寄生电感、寄生电阻，这决定了选用的去耦电容的物理尺寸。

2) 用内置的全波SPICE模型分析去耦电容的寄生参数

3) 从AC扫描中选择合适的去耦电容，它满足我们R/L/C的要求 4) 将去耦电容放置在不同的位置，比较回路的寄生电感效应。 5) 使用多端口网络，可以得到转移Z参数 6) 通过S参数可以分析信号的传输与耦合特性

4．输出全波SPICE模型以及进行SPICE仿真

用SPICE模型在时域进行电源波动、开关噪声等仿真。