如今一块电路板可能包括上百种来自于不同厂家、功能各异的电子元器件,设计者要进行EMC/EMI分析就必须了解这些元器件的电气特性,之后才能具体模拟仿真。这在以往看来是一项艰巨的工作,现在由于有了IBIS和SPICE等数据库的支持,使得EMC分析的问题迎刃而解。
鉴于SPICE3,HSPICE,PSPICE 这些数据模型已为广大的电路设计者所熟知,在此着重介绍IBIS。IBIS(I/O Buffer Interface Specification),即ANSI/EIA-656,是一种通过测量或电路仿真得到,基于V/I曲线的I/O缓冲器的快速而精确描述电气性能的模型。1990年由INTEL牵头、联合数家著名的半导体厂商共同制定了IBIS V1.0的行业标准,经过不断的完善和发展,于1997年更新为IBIS V3.0。
现在此标准已被NS、Motorola、TI、IDT、Xilinx、Siemens、Cypress、VLSI等数百家半导体厂商支持,同时Cadence、Mentor、Incases、Zuken-Redac等RDA公司在各自的软件中也添加了有关IBIS的功能模块。
IBIS文件是一种文本文件,是通过标准软件格式生成的"行为"信息的描述,以说明IC的模拟电气特性。多数IBIS模块来源于SPICF模型,也可用实际测量得到的V/I曲线描述模型。IC的SPICE模型是各半民体厂商立足的商业秘密,受到知识产权的保护,而IBIS模型是对用户完全开放的数据,所以设计者可以免费得到这些数据。大多数半导体厂商在自己的网站上或产品CD-ROM中发布相关IC的IBIS数据。由于EDA厂家和电子元器件厂商联合支持IBIS和SPIICE等数据模型,设计者可以安心地将它们用于电路的模拟仿真或用于EDA工具中,轻松地进行EMC/EMI分析。
EMC/EMI模拟仿真与PCB设计相结合
以往的电子电路设计,工程师们多是凭借多年的开发经验在PCB制成后,在硬件调试或电子设备的整机调试过程中解决EMC的问题,这显然是一种定性不定量的、不可靠、不精确的方法。进入90年代以来,电子产品向着低功耗、低电磁辐射,小型化和轻型化的方向发展,而且要求能在复杂恶劣的环境中工作,为了尽量缩短产品的开发周期,工程师们不得不另辟新径。
更理想的PCB设计流程如图1所示,在PCB设计的布局和布线阶段加入EMC/EMI的准则。例如为了减少并行信号走线间的相互串扰,可以为为规定线线之间的距离不能小于一定的值。为了减少信号的反射,使输入输出阻抗匹配,避免出现振铃现象,可以规定布线网络的几何拓扑结构,走线的长度,甚至于在信号的驱动端事输出端端接阻容器件(常用的方法有串接电阻,并接上拉、下拉或上下接电阻,也可采用箝位二极管等方法)。在PCB布局布线结束后,在制作实际电路板之前对电路设计进行EMC/EMI的分析和模拟仿真。同时依据实际电路的动态工作频率分析信号的强度、时延等特性。