如何将自动 EMC 分析添加到 PCB LAYOUT？

电磁兼容性(EMC) 通常被定义为产品在其环境内发挥作用而不引入电磁干扰的能力。EMC 合规性是将产品推向市场的必要条件。简单地说，如果产品未通过目标市场的EMC 合规性测试，则无法销售该产品。

有一种看法认为，在PCBLayout 期间进行EMC 分析可能是项非常耗时的任务，不仅难以设置和正确配置，而且会产生难以解释的结果。基于设计的分析一直将焦点放在信号完整性(SI) 和电源完整性(Pi)上，而EMC“分析”则是放在完成制造并测试实际产品之后手动执行的。

人们经常忽视的一点是，在设计阶段添加自动EMC 分析提供了避免在制造后出现EMC 合规性故障的机会。通过在制造前的PCBLayout 期间的适当时间点添加自动EMC分析，可以减少进行重新设计的需要，从而影响产品的开发成本和整体上市时间。

如前所述，EMC 通常被定义为产品在其环境中发挥作用而不引入电磁干扰的能力。具体而言，产品必须：

■ 能够耐受规定程度的干扰

■ 不会产生超过规定数量的干扰

■ 能够保持自我兼容。

EMI 通常被定义为由于电磁感应或电磁辐射而对电路造成影响的干扰。

为进一步简化这两个定义：

EMC 是产品易受环境影响的程度，而EMI 则是给环境带来的影响。

该主题非常复杂，致使人们认为，在PCB Layout 期间很难执行和解释EMC 分析。但实际上，进行设计内分析要比等待实际产品完成制造后再进行测试更加轻松和经济高效，因为在后一种情况下，修复问题需要投入的时间和成本要多得多。

有两项统计数据足以证明进行设计内测试的重要性。

1. 虽然EMC 测试实验室未被要求提供平均EMC 测试合格率，但一些研究表明，首次合格率仅约50%。

2. EMC 合规性故障被认为是导致汽车行业重新设计的第二大常见原因。

将EMC 分析“左移”至PCBLAYOUT 期间进行

在工程领域，术语“左移”通常用于描述将通常放在设计流程后期阶段执行的任务移动（或转移）到设计流程早期阶段的行为。一般而言，转移任务未必能够消除流程后期对该任务的需求；其目的在于降低依赖性和改善结果。

在本例中，基于制造后EMC 测试结果执行的EMC 分析将被转移，并且还会使用HyperLynxDRC 在PCB Layout阶段的适当时间点执行。左移的目的是为工程师和设计人员提供机会，在整体设计流程的更早阶段执行相关任务，最终消除迭代并确保整体流程更加高效。从根本上说，在PCBLayout 的各个阶段进行的每次分析，都能令整个设计流程得到改进。应用的转移程度越高，获得的好处越大。

考虑典型使用案例。传统上，工程师或设计人员会在PCB 设计期间执行一些非常简单的手动EMC 分析，随后依赖于制造后的EMC 测试结果来确定是否需要进行更详细的分析。在这种设计后分析环境中检测到的任何EMC 问题都必须回传到设计人员采取纠正措施。完成第一组更改以解决在测试期间发现的EMC 问题后，必须制作新的设计并重新开始以上循环。

手动检查EMC 问题不仅耗时，而且具有主观性，可能不准确且容易出错。通过使用HyperLynx DRC 将EMC 分析左移到自动化设计内流程后，确定和解决EMC 问题的周期时间便不再受制于外部影响。

EMC 分析_ 在早期经常运行

考虑到一项设计改进往往可以同时降低EMC 排放和敏感性，在早期PCB Layout 的适当阶段经常运行分析，可以获得显著的优势。许多设计团队投入大量的精力来控制潜在的EMC/EMI 问题，而不是花时间使用分析方法来抑制它们。

如前所述，HyperLynxDRC 可通过对布局和布线执行各种EMC 和EMI 规则检查，来支持实现最佳Layout 设计。为了最大限度减少不确定性并确保正确使用，HyperLynx DRC 的功能具有以下特点：

■ 详细记录每条规则

■ 解释每条规则的原则

■ 提供包含图表的示例，详细说明需要的任何设置

■ 提供有关如何纠正问题的建议。

HyperLynx DRC 提供的许多EMC 检查都会查找不容易仿真的项目，例如跨越平面分割的走线、参考平面更改、屏蔽和过孔等。在EMC/EMI 分析期间可以检查的一些其他问题示例包括：

■ 残留分支长度

■ 滤波器件布局

■ 分割平面上的IC

■ I/O 耦合

■ 铜皮孤岛

■ 靠近平面边缘的网络

■ 基准电压错误的走线。

表1 是应该在PCB Layout 的不同阶段使用EMC 分析来检查的项目示例。

总结

添加自动EMC 分析不应该是个孤立事件，而应该是在PCB Layout 的适当阶段发生的一系列事件，从而帮助指导工程师和设计人员获得具有更好的EMC 性能的物理实现。在工程师与分析之间建立这种直接关系，意味着可以在PCBLayout 流程的每个阶段应用支持EMC 合规性的关键设计决策。

在PCBLayout 流程中应用的每次EMC 分析左移，都能实现效率提升。任何左移计划的最终目的都是让设计系统能够使用EMC 规则支持设计即正确的方法，以消除代价高昂的设计后迭代。

总之，通过使用HyperLynxDRC 将自动EMC 分析添加到PCBLayout，工程师和PCB 设计人员将能够：

■ 设计具有正确EMC 性能的物理实现

■ 减少对制造后EMC 分析的依赖

■ 提高在首次制造期间通过EMC 合规性测试的可能性

■ 自动执行主观、耗时而且可能容易出错的手动过程

■ 减少或消除设计周期后期的返工。