- •ВВЕДЕНИЕ
- •1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РАЗРАБОТКЕ ПЕЧАТНЫХ ПЛАТ
- •1.2. Подготовка печатной платы к выпуску в производство
- •Требования к безопасности произведенной печатной платы
- •Выпуск печатной платы в производство
- •2.1. Основы работы в программе Altium Designer
- •Подготовка схемы в редакторе схем
- •Подготовка печатной платы
- •2.2. Использование программного обеспечения CST Studio
- •Использование PCB studio для моделирования печатной платы
- •2D TL моделирование
- •Моделирование целостности питания (PI Analysis)
- •Моделирование падений напряжения в цепях питания (IR Drop)
- •Использование Microwaves studio для моделирования печатной платы
- •Дополнительные возможности CST Studio
- •3. ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Задание № 1
- •3. Задание № 2
- •4. Задание № 3
- •3.2. Лабораторная работа № 2. Исследование целостности сигналов на печатной плате с использованием инструмента SI-TD, SI-FD
- •для цифровых устройств
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Задание № 1
- •4. Задание № 3
- •5. Выполнение SI-TD и SI-FD моделирования
- •5.1. Инструкция по настройке моделирования для нечетных вариантов
- •5.2. Инструкция по настройке моделирования для четных вариантов
- •5.3. Задания для моделирования
- •3.3. Лабораторная работа № 3. Исследование целостности линий питания на печатной плате (PI)
- •1. Краткие теоретические сведения
- •3. Задание № 2
- •4. Задание № 3
- •5. Выполнение PI моделирования с использованием CST PCB Studio
- •5.1. Пример выполнения моделирования и анализа результатов
- •3.4. Лабораторная работа № 4. Исследование падений напряжения
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Задание № 1
- •3. Задание № 2
- •4. Пример выполнения моделирования IR-Drop
- •1. Краткие теоретические сведения
- •3. Лабораторные задания и рекомендации по их выполнению
- •3.6. Лабораторная работа № 6. Исследование влияния расстояния между дорожками на излучаемые поля
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Моделирование излучения поля для различных типов расположения проводников
- •3. Задания для выполнения моделирования
- •1. Краткие теоретические сведения
- •3. Задания для выполнения моделирования
- •1. Краткие теоретические сведения
- •2. Пример выполнения моделирования эффективности экранирования
- •3. Задания для выполнения моделирования
- •4. Общие рекомендации по улучшению электромагнитной совместимости печатных плат
- •ЗАКЛЮЧЕНИЕ
- •БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
- •3.1. Лабораторная работа № 1. Исследование времени задержки
цы (Boundaries) – как правило оставляют неизменными, если присутствуют достаточные мощности, можно выбрать открытые (open) или открытые с дополнительным местом (open add space). Далее нужно установить пробники поля (Field Probe) E, H, они устанавливаются с учетом требований к месту, где требуется измерить напряженности поля.
Теперь необходимо выбрать картины полей (Field Monitor), которые будут построены. Для исследования ЭМС можно выбирать следующие:
1) электрическое поле (E-Field) – сохраняет картину электрического поля
[В/м]; |
|
|
|
||
|
|
2) |
магнитное поле (H-Field) – сохраняет картину магнитного поля [А/м]; |
||
|
|
3) |
поверхностные токи (Surface currents) – сохраняет картины поверхно- |
||
стных токов на печатной плате [А/м]. Рекомендуется использование TLM ре- |
|||||
жима! |
А ∙ В/м |
|
|
||
|
|
5) |
|
|
|
|
|
4) |
поток энергии (Поток мощности) (Powerflow) – сохраняет картину век- |
||
торов Пойтинга [ |
2]; |
|
|||
[ |
А/м |
2]; |
плотность токов (Current |
Density) – сохраняет потери в материалах |
|
|
|
|
|||
|
6) плотность потерь мощности (Power Loss Density) – сохраняет потери |
||||
электрических и магнитных полей [Вт/ 3]; |
|||||
|
|
7) |
плотность электрической |
энергии / плотность магнитной энергии (El. |
|
|
|
м |
Mag. Energy Density) – сохраняет плотности энергии (максимальные значения) |
|||
по всему объему области [J/ |
|
3]. |
|
По результатам |
моделирования можно изучить параметры матрицы рас- |
||
|
м |
|
сеивания (S-параметры), картины полей, напряженности поля на установленных пробниках.
Дополнительные возможности CST Studio
Дополнить исследование параметров электромагнитной совместимости печатных плат можно моделированием распределения температур, систем охлаждения печатных плат. Однако реализация данной деятельности является длительным процессом, а также требует высоких вычислительных мощностей. При моделировании систем охлаждения можно установить радиаторы, кулеры и другие устройства рассеивания температур, так в модуле CHT – переноса тепла интегрирована система CFD, которая может моделировать воздушные потоки, их завихрения и срывы потоков после прохождения системы радиатора. Именно поэтому важно иметь 3D модели компонентов, а также и теплопакеты применяющихся компонентов. Важность данного моделирования состоит в том, что кремниевые полупроводниковые приборы имеют предельные значения температур, после чего происходит необратимый температурный пробой.
Таким образом, исследование ЭМС является трудоемким и комплексным процессом для инженера, а с ростом частот работы электроники еще и труднореализуемым в реальном (физическом) исполнении, поэтому данный процесс можно значительно упростить путем применения программного обеспечения.
43