Анализ наводок ЭМИ (электромагнитных импульсов) от высокочастотных электронных устройств

Уровень ЭМИ зависит от тактовой частоты, скоростей нарастания и спада импульсного сигнала положительных и отрицательных выбросов длины и конфигурации печатных проводников. Сейчас разрабатывается две модели ЭМИ печатных проводников: дифференциальное и обычное.

Дифференциальная модель обусловлена наличием петель дифференциальных проводников. Эта петля образуется током, протекающим от передатчика по печатному проводнику к приемнику и обратно по земляному проводу. Это излучение можно уменьшить, сокращая токовую петлю за счет конструирования проводника как можно меньшей длины.

Обычная модель ЭМИ обусловлена падением напряжения на печатном проводнике, которая определяется по протекающему по проводнику током. Часть того тока могут составлять токи утечки, обусловленные паразитными емкостями передающих линий. Для уменьшения этой составляющей ЭМИ печатного проводника необходимо уменьшить длину проводника и уменьшить паразитные емкости.

Современные EDA-средства используют следующую методологию расчета ЭМИ печатных проводников:

1. анализ поперечного сечения проводника и разработка модели передающей линии;

2. создание модели цепи для каждой трассы, включая приемники и передатчики;

3. расчет токов в трассах;

4. преобразования временной зависимости рассчитанных токов в частотную с целью получения соответствующего спектра;

5. использование теории «антенн» для вычисления электрического поля на заданном расстоянии от печатного проводника.

Современные EDA-средства дл вычисления ЭМИ печатных проводников различаются стоимостью, возможностями и точностями вычисления. В настоящее время наиболее низкую стоимостью имеет пакет Specctra Sim, приметно 1000$, использующий частотный анализ токов на уже оттрассированной плате и далее используя эти данные, определяются трассы, которые являются источниками ЭМИ помех. Пользователь может контролировать параметры трассировки такие как: ширина диапазона частот и его спектры, и далее эти данные переводят в логарифмический вид. Этот пакет использует Ibis-модели из собственной библиотеки.

Наиболее дорогостоящий пакет Ansoft Maxwell SI Eminence, стоящий 50 000$. Позволяет производить расчет и анализ ЭМИ с учетом искажения сигналов для расчета перекрестных помех, задержек при передаче сигнала, отражении сигнала, используя spice-модели буферов. При анализе ЭМИ производится расчет электромагнитного поля в трехмерном пространстве и для различных времен нарастания и спадов импульса.