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之間的動態鏈接，能夠計算PCB板在三維空間任意位置的電磁場輻射數據，從而實現虛擬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現：PCB上電壓波峰/波谷對應的近區輻射場數值大，這也與實際情況吻合。同時根據需要可在 SIwave中直接畫出各個頻點上PCB板在遠區的輻射場分布。

高速PCB板級設計無論SI還是PI，都是十分具有挑戰性的，而由此產生的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化電路板的設計，可以有效縮短設計周期并且節約設計成本。