如何將自動 EMC 分析添加到 PCB LAYOUT？

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

有一種看法認為，在PCBLayout 期間進行EMC 分析可能是項非常耗時的任務，不僅難以設置和正確配置，而且會產生難以解釋的結果。基于設計的分析一直將焦點放在信號完整性(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際產品之后手動執行的。

人們經常忽視的一點是，在設計階段添加自動EMC 分析提供了避免在制造后出現EMC 合規性故障的機會。通過在制造前的PCBLayout 期間的適當時間點添加自動EMC分析，可以減少進行重新設計的需要，從而影響產品的開發成本和整體上市時間。

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

■ 能夠耐受規定程度的干擾

■ 不會產生超過規定數量的干擾

■ 能夠保持自我兼容。

EMI 通常被定義為由于電磁感應或電磁輻射而對電路造成影響的干擾。

為進一步簡化這兩個定義：

EMC 是產品易受環境影響的程度，而EMI 則是給環境帶來的影響。

該主題非常復雜，致使人們認為，在PCB Layout 期間很難執行和解釋EMC 分析。但實際上，進行設計內分析要比等待實際產品完成制造后再進行測試更加輕松和經濟高效，因為在后一種情況下，修復問題需要投入的時間和成本要多得多。

有兩項統計數據足以證明進行設計內測試的重要性。

1. 雖然EMC 測試實驗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 合規性故障被認為是導致汽車行業重新設計的第二大常見原因。

將EMC 分析“左移”至PCBLAYOUT 期間進行

在工程領域，術語“左移”通常用于描述將通常放在設計流程后期階段執行的任務移動（或轉移）到設計流程早期階段的行為。一般而言，轉移任務未必能夠消除流程后期對該任務的需求；其目的在于降低依賴性和改善結果。

在本例中，基于制造后EMC 測試結果執行的EMC 分析將被轉移，并且還會使用HyperLynxDRC 在PCB Layout階段的適當時間點執行。左移的目的是為工程師和設計人員提供機會，在整體設計流程的更早階段執行相關任務，最終消除迭代并確保整體流程更加高效。從根本上說，在PCBLayout 的各個階段進行的每次分析，都能令整個設計流程得到改進。應用的轉移程度越高，獲得的好處越大。

考慮典型使用案例。傳統上，工程師或設計人員會在PCB 設計期間執行一些非常簡單的手動EMC 分析，隨后依賴于制造后的EMC 測試結果來確定是否需要進行更詳細的分析。在這種設計后分析環境中檢測到的任何EMC 問題都必須回傳到設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現的EMC 問題后，必須制作新的設計并重新開始以上循環。

手動檢查EMC 問題不僅耗時，而且具有主觀性，可能不準確且容易出錯。通過使用HyperLynx DRC 將EMC 分析左移到自動化設計內流程后，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_ 在早期經常運行

考慮到一項設計改進往往可以同時降低EMC 排放和敏感性，在早期PCB Layout 的適當階段經常運行分析，可以獲得顯著的優勢。許多設計團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行各種EMC 和EMI 規則檢查，來支持實現最佳Layout 設計。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：

■ 詳細記錄每條規則

■ 解釋每條規則的原則

■ 提供包含圖表的示例，詳細說明需要的任何設置

■ 提供有關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

■ 靠近平面邊緣的網絡

■ 基準電壓錯誤的走線。

表1 是應該在PCB Layout 的不同階段使用EMC 分析來檢查的項目示例。

總結

添加自動EMC 分析不應該是個孤立事件，而應該是在PCB Layout 的適當階段發生的一系列事件，從而幫助指導工程師和設計人員獲得具有更好的EMC 性能的物理實現。在工程師與分析之間建立這種直接關系，意味著可以在PCBLayout 流程的每個階段應用支持EMC 合規性的關鍵設計決策。

在PCBLayout 流程中應用的每次EMC 分析左移，都能實現效率提升。任何左移計劃的最終目的都是讓設計系統能夠使用EMC 規則支持設計即正確的方法，以消除代價高昂的設計后迭代。

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

■ 設計具有正確EMC 性能的物理實現

■ 減少對制造后EMC 分析的依賴

■ 提高在首次制造期間通過EMC 合規性測試的可能性

■ 自動執行主觀、耗時而且可能容易出錯的手動過程

■ 減少或消除設計周期后期的返工。