基于EMIStream仿真的高速主板EMI設(shè)計(jì) - 基于S3C2440嵌入式系統(tǒng)主板的電磁兼容性設(shè)計(jì)

　　2．5 基于EMIStream仿真的高速主板EMI設(shè)計(jì)

　　2．5．1 主板仿真環(huán)境介紹

　　EMIStream是日本NEC公司基于多年EMI設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)開發(fā)的應(yīng)用軟件，在日本已經(jīng)推廣使用了多年，它有效地減少了電子產(chǎn)品的EMI／EMC問題，大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。在仿真分析過程中，還將用到Mentor Graphics公司的Hyperlynx仿真軟件，對(duì)信號(hào)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行阻抗端接處理。

　　2．5．2 主板疊層采用10層板初步減小EMI

　　主板疊層結(jié)構(gòu)為T-G-S-P-S-G-P-S-G-B，“T”為頂層，“G”為地平面層，“P”為電源平面層，“S”為信號(hào)層，“B”為底層。高速信號(hào)走線時(shí)層的變化，及那些不同的層用于一個(gè)獨(dú)立的走線，確保返回電流從一個(gè)參考平面流到需要的新參考平面。這樣是為了減小信號(hào)環(huán)路面積，減小環(huán)路的差模電流輻射和共模電流輻射。環(huán)路輻射與電流強(qiáng)度、環(huán)路面積成正比。實(shí)際上，最好的設(shè)計(jì)并不要求返回電流改變參考平面，而是簡(jiǎn)單地從參考平面的一側(cè)改變到另一側(cè)。

　　2．5．3 傳輸線驅(qū)動(dòng)端串聯(lián)端接阻抗進(jìn)一步減小EMI

　　利用EMIStream對(duì)主板進(jìn)行EMI仿真分析，通過Estimation of radiated electromagnetic field功能評(píng)估整板EMI輻射，仿真結(jié)果如圖2所示。NetLDATA6是CPU與SDRAM，NADNFLASH的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)傳輸頻率高達(dá)133 MHz，圖2所示仿真結(jié)果中的DM指差模干擾，CM指共模干擾，NetLDATA6網(wǎng)絡(luò)的差模輻射ED=55．4 dB》40 dB，共模輻射Ec=54．7 dB》40 dB，均超過GB9254規(guī)定的B級(jí)產(chǎn)品輻射限值，GB9254電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)即《信息技術(shù)設(shè)備的無線電干擾極限值和測(cè)量方法》。

　　這里，首先運(yùn)用Mentor Graphics公司的Hyperlynx仿真軟件對(duì)NetLDATA 6網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行terminator wizard提示需端接22 Ω阻抗，端接處理后，重新導(dǎo)入EMIStream進(jìn)行EMI仿真，仿真結(jié)果如圖3所示。NetLDATA 6_T網(wǎng)絡(luò)就是源端端接阻抗后的NetLDATA 6網(wǎng)絡(luò)。可以看到，共模輻射和差模輻射都抑制到了GB9254規(guī)定的B級(jí)產(chǎn)品輻射限值以內(nèi)。至于圖中還存在的Maximum radiation輻射，只要再減小端接阻抗與驅(qū)動(dòng)端距離，即可消除，最終的仿真結(jié)果如圖4所示。

　　該嵌入式高速主板硬件上還采用了濾波、屏蔽技術(shù)，軟件上采用了看門狗、軟件攔截等抗干擾技術(shù)，最終整機(jī)通過EMC認(rèn)證機(jī)構(gòu)認(rèn)證，信息技術(shù)設(shè)備在10 m測(cè)量距離處的輻射騷擾平均值為33．2 dB，符合GB9254標(biāo)準(zhǔn)。

　　3 結(jié)語

　　隨著電子系統(tǒng)和設(shè)備數(shù)量的逐漸增多和性能的不斷提高，電子干擾將越來越嚴(yán)重，如何減小設(shè)備之間的相互電磁干擾（EMI）使成了迫切要解決的問題。本文以嵌入式高速主板為平臺(tái)，結(jié)合EMIStrearn，Hype-rl-ynx仿真軟件，對(duì)整個(gè)主板進(jìn)行板極EMI仿真，通過分析電磁干擾的產(chǎn)生機(jī)理找到抑制措施，結(jié)合仿真有效地抑制了差模共模輻射于GB9254規(guī)定的B級(jí)產(chǎn)品輻射限值以內(nèi)。同時(shí)由于電子技術(shù)，應(yīng)用廣泛，而且各種干擾設(shè)備的輻射很復(fù)雜，要完全消除電磁干擾是不可能的。但是，可以采取硬件上濾波、接地、屏蔽等措施并結(jié)合軟件抗干擾技術(shù)來減小電磁干擾，使電磁干擾控制到一定范圍內(nèi)，從而保證系統(tǒng)或設(shè)備的兼容性。