1、艾姆克科技有限公司http:/EMC Technology Ltd.EMC Technology Ltd.为高质量的电子产品设计提供全套解决方案艾姆克科技有限公司http:/Tel:010-62618228Fax:010-62642776地址：北京燕山大酒店公寓楼801-802室艾姆克科技有限公司http:/高质量电子产品设计解决方案高频电路设计的质量控制及其解决方案集成电路技术的发展高集成度、高频率、多电压数字/模拟混合集成电路公司的要求产品上市时间、产品开发费用人才紧缺，用优秀的工具取代对人才苛刻的要求用户的要求功能增加、体积缩小导致布线密度增加，单位体积内散热的增加社会的要求电磁兼容：减
2、少设备间、系统间的相互干扰；减少对人体的影响艾姆克科技有限公司http:/内容“高频电路”的定义传统设计方法及其问题传统设计方法信号完整性（SI）问题电磁干扰（EMI）问题电源完整性（PI）问题热辐射问题把产品质量控制在设计阶段布线前分析布线后分析样机测试产品介绍艾姆克科技有限公司http:/高频电路的定义在数字电路中，是否是“高频电路”，取决于信号的上升沿和下降沿，而不是信号的频率。主要谐波分量 100MHz，就应该按照高频电路进行考虑，下列情况必须按高频规则进行设计系统时钟频率超过50MHz采用了上升/下降时间少于10ns的器件数字/模拟混合电路艾姆克科技有限公司http:/高频电路的定义
3、逻辑器件的上升/下降时间和布线长度限制上升/下降时间Tr 主要谐波分量F2=1/Tr 频谱分布 Fmax=10*F2 最大传输线距离（微带）最大传输线距离（微带线） 74HC 13-15ns 24MHz 240 MHz 117cm 91cm 74LS 9.5ns 34 MHz 340MHz 85.5cm 66.5cm 74H 4-6ns 80 MHz 800MHz 35 28 74S 3-4ns 106 MHz 1.1GHz 27 21 74HCT 5-15ns 64 MHz 640MHz 45 34 74ALS 2-10ns 160 MHz 1.6GHz 18 13 74FCT 2-5ns
4、160 MHz 1.6GHz 18 13 74F 1.5ns 212 MHz 2.1GHz 12.5 10.5 ECL12K 1.5ns 212 MHz 2.1GHz 12.5 10.5 ECL100K 0.75ns 424 MHz 4.2GHz 6 5 艾姆克科技有限公司http:/传统的PCB设计方法原理图设计和输入布局、布线制作PCB功能、性能测试通过？取证测试（功能、性能、EMC）通过？END传统的设计方法没有任何质量控制点每一步设计都是凭经验发现问题就必须从头开始问题的查找非常困难-多层PCB-BGA封装影响产品上市时间开发费用大艾姆克科技有限公司http:/产生干扰的最主要因素信号
5、线上有电流，必然要有回路。电流环路中的电感可以当作单圈线圈，能使振荡、串扰和辐射等问题更加恶化。AC返回信号可以在整个层上选择路径，它们选择最小阻抗的路径。在多层板上，返回路径即为其最近的地层/电源层。阻抗主要是电感。电流环路电感随环路的变大而增加。最大限度地减小环路的大小可以使出现问题的可能性降到最低。艾姆克科技有限公司http:/反射问题传输线上的回波。信号功率(电压和电流)的一部分传输到线上并达到负载处，但是有一部分被反射了。源端与负载端阻抗不匹配会引起线上反射，负载将一部分电压反射回源端。布线的几何形状、不正确的线端接、经过连接器的传输及电源平面的不连续等因素的变化均会导致此类反射。如
6、果源端与负载端阻抗相同，反射就不会发生了。艾姆克科技有限公司http:/串扰问题串扰：两条信号线之间的耦合容性串扰当线路以一定的距离彼此靠近时，会出现这种情况。容性耦合引发耦合电流感性串扰不需要的变压器的原线圈和次级线圈之间的信号耦合感性耦合引发耦合电压。 PCB板层的参数、信号线间距、驱动端和接收端的电气特性及线端接方式对串扰都有一定的影响。艾姆克科技有限公司http:/减少串扰的方法电容和电感的串扰随负载阻抗的增加而增加，因此所有易受串扰影响的线路都应当端接线路阻抗。分离信号线路，可以减少信号线路间电容性耦合的能量。利用地线分离信号线路，可以减少电容的耦合。为了提高有效性，地线应每隔/4英
7、寸与地层连接。为了解决电感的串扰问题，应当尽可能地减小环路的大小，可能情况下，应消除环路。通过避免信号返回线路共享共同的路径这种情况，也可以减少电感串扰。艾姆克科技有限公司http:/信号完整性问题过冲(overshoot)过冲能够引起假时钟或总线数据读/写错误。振荡(ringing) 振荡的现象是反复出现过冲和下冲。信号的振荡和环绕振荡由线上过度的电感和电容引起，振荡属于欠阻尼状态而环绕振荡属于过阻尼状态。信号完整性问题通常发生在周期信号中，如时钟等，振荡和环绕振荡同反射一样也是由多种因素引起的，振荡可以通过适当的端接予以减小，但不可能完全消除。时延一组总线内各信号线的不同时延 时钟与信号线
8、间的不同时延艾姆克科技有限公司http:/常见的信号完整性问题及解决方法问题可能原因解决方法可选的其他解决方法过大的上冲终端阻抗不匹配终端端接使用上升时间缓慢的驱动源直流电压电平不好线上负载过大以交流负载替换直流负载使用能提供更大驱动电流的驱动源过大的串扰线间耦合过大使用上升时间缓慢的发送驱动器在接收端端接，重新布线或检查地平面时延太大传输线距离太长替换或重新布线,检查串行端接使用阻抗匹配的驱动源, 变更布线策略振荡阻抗不匹配在发送端串接阻尼电阻艾姆克科技有限公司http:/传统方法可能遇到的问题电磁干扰（EMI）问题环路设计，形成天线效应电源层的槽缝会构成了四分之一波长的天线。密集过孔（如B
9、GA封装器件）大型接插件（特别是背板）感性元件。注意：在元件面的两个平行放置的电感会构成变压器。由于不完全接地层的影响,内层低阻抗引起外层较大的瞬态电流。艾姆克科技有限公司http:/电源完整性问题地弹噪声和回流噪声电路中大电流涌动会引起地平面反弹噪声（地弹），如大量芯片的输出同时开启时，将有一个较大的瞬态电流在芯片与板的电源平面流过，芯片封装与电源平面的电感和电阻会引发电源噪声，这样会在真正的地平面（0V）上产生电压的波动和变化，这个噪声会影响其它元器件的动作。负载电容的增大、负载电阻的减小、地电感的增大、同时开关器件数目的增加均会导致地弹的增大。由于地电平面（包括电源和地）分割，例如地层被
10、分割为数字地、模拟地、屏蔽地等，当数字信号走到模拟地线区域时，就会产生地平面回流噪声。同样电源层也可能会被分割为2.5V，3.3V，5V等。所以在多电压PCB设计中，地电平面的反弹噪声和回流噪声需要特别关心。艾姆克科技有限公司http:/传统方法可能遇到的问题热辐射问题设备体积缩小，散热问题突出散热设计的有效性：散热片风扇散热孔风道设计芯片环境温度与其性能和失效率直接相关，影响系统可靠性指标售后服务费用艾姆克科技有限公司http:/把产品质量控制在设计阶段总设计流程原理图设计及验证阶段PCB设计及验证阶段样机调测阶段产品送检艾姆克科技有限公司http:/原理图设计及验证阶段布线前SI及EMI分
11、析（ApsimSI/RADIA-WB）器件选择：选择最合适的器件（74HCT/74FCT？）确定关键信号线的设计缓冲器的使用，如对于高速时钟，应该采用多路时钟分配器等确定关键信号线的终端匹配方法终端类型：电阻/电容/电感；端接方式：串接/并接；制定布线规则叠层结构信号层、地层、电源层的数量及安排关键信号线，如时钟线的布线规则长度，线路阻抗，线宽，过孔数量，线间距离电源滤波电容数量、容量；电感（包括磁株）数量、容量艾姆克科技有限公司http:/原理图设计及验证阶段产品可靠性预测（MTBFcal）自动根据军品标准（MIL-HDBK-217F-2）或者民品标准（Bellcore）进行产品可靠性预测选
12、择器件及其质量级别及早引入可靠性预测，并把可靠性设计及计算贯穿整个设计过程艾姆克科技有限公司http:/PCB设计及验证阶段布线后分析工具（ApsimSI/EMI/PI）分析布线质量，解决时延、串扰、反射、振荡等问题，确保信号的质量计算和优化终端电阻、滤波电容等，保证信号的完整性找出PCB设计中传输时延、反射、串扰、电磁干扰超标的布线优化电源滤波电容的数量、容量以及放置位置模拟EMC场地，仿真产品的电磁兼容性画出PCB的电磁场分布图艾姆克科技有限公司http:/PCB设计及验证阶段电源完整性问题大功率高速器件需要很大的瞬态电流地层、电源层不完整分割、过孔接插件滤波电容数量、容量、布局艾姆克科技
13、有限公司http:/PCB设计及验证阶段EMC场地仿真电磁场分布图艾姆克科技有限公司http:/样机测试阶段用EMC Scanner观测电磁辐射的频谱及强度，检查电磁兼容性用示波器观测信号波形，检查信号完整性EMC Scanner：三维电磁干扰及热辐射扫描系统艾姆克科技有限公司http:/产品介绍 EMC Scanner：电磁辐射及热辐射扫描仪 MTBFcal：电子产品可靠性预测和计算 ApsimSI ：PCB布线前后信号完整性仿真工具 ApsimEMI：PCB布线前后电磁干扰仿真工具 ApsimPI：电源完整性仿真工具 ApsimFDTD:三维电磁场全波仿真器 ApsimFDTD-SPICE
14、：非线性三维电磁场全波仿真器 FLOTHERM：PCB热辐射分析工具艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：EMC ScannerEMC Scanner：电磁辐射及热辐射扫描系统 EMC Scanner使电磁场和热辐射场“可视化”。可对单个电子元器件、PCB板、电缆线及整机系统进行电磁场辐射及热辐射的精确测量。艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：EMC ScannerEMC Scanner：电磁辐射及热辐射扫描系统用于设计阶段及早发现电磁干扰问题，及时采取有效措施消除或抑制系统内部和对外的电磁干扰以及热辐射，确保产品取证EMC测试和环境测试低温试验）的一次通过。精确定位辐射源，查找被测对象
15、辐射隐患。精确分析频谱成份，协助排除辐射源。精确测试热参数，排除热辐射引起的不可靠性。预扫描测试功能，自动定位主要电磁辐射频谱成份。多次测量自动比较，以找出最佳兼容状况。用于产品调试，随时显示调试效果，直观方便。用于产品可靠性检查，排除电磁辐射和热辐射隐患艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：EMC ScannerEMC Scanner：电磁辐射及热辐射扫描系统用在生产阶段调测对比通过被测样机与标准测试结果的对比，可以发现故障点。降低成本需要更换某些器件或部件（如电源等）时，除了电气特性要一以外，其电磁辐射和热辐射也必须考虑。通过新部件与原部件电磁辐射图和热辐射图的对比，你可以决定能不能进行
16、更换。用于品质检查阶段通过被检产品与合格产品的电磁辐射图和热辐射图的对比，保证出厂产品的质量一致性。艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：MTBFcalMTBFcal：电子产品可靠性预测及计算-同时支持Mil-HDBK-217-F2和Bellcore标准-友好界面，易学易用、全汉化环境，在线帮助-完备的参数库，多于50000个器件-支持厚膜电路块-产生报告的格式可以由用户自己定义-数据读入/读出接口，能从其他CAD系统中直接读入数据-支持串行和并行以及N中取K工作模式的系统的可靠性计算。艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：MTBFcalMTBFcal：电子产品可靠性预测及计算应用-军品民
17、品的可靠性计算和管理-可行性研究-决定产品性价比-查找电子产品隐患-降低产品成本-产品维护期分析-MTBF报告艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：Apsim之ApsimSIApsimSI：信号完整性分析工具精确预测由传输线、IC封装、连接器、过孔等引起的噪声而导致的信号失真。最精确最先进的技术。支持IBIS、SPICE、IMIC等模型。为业内最灵活最强大的仿真系统。艾姆克科技有限公司http:/产品介绍：Apsim之ApsimSI ApsimSI可以用于布线前或者布线设计阶段布线前：确定PCB的层数和层叠结构，去耦电容的值，传输线的阻抗和时延，产生用于控制自动布线用的设计规程，包括长度和宽度的限制、串扰、过孔设计以及其他可以开发的物理特性参数。布线后：可以用多种精度级别对设计进行分析。使工程师能在不重要的地方以很快的速度进行扫描，也可以对重要的地方进行非常详细的时域仿真。可视工具可以在PCB上用色彩表示出仿真结果，仿真波形可以让工程师非常形象地看到或测量到邻界参数。
