SI/PI与EMI仿真：PCB设计关键环节详解

在"预布局阶段的设计与仿真 - 深入浅出 Oracle+EBS+Forms 开发指南_中级"中，章节重点讲解了高性能 PCB 设计中的信号完整性 (SI)、电源完整性 (PI) 以及电磁兼容性 (EMI/EMC) 仿真设计流程。现代 PCB 设计面临的主要挑战包括保证信号传输的高效性、电源分配的稳定性以及有效控制电磁干扰。以下是一些关键知识点： 1. **层叠设计**：预布局阶段的第一步是层叠设计，允许用户在 SIwave 中修改 PCB 的层数和材料参数，如各层的厚度、电介质介电常数等。这直接影响信号的传播路径和电磁特性。 2. **传输线理论**：信号完整性涉及到传输线的概念，即当电路元件尺寸接近或等于信号波长时，必须考虑传输线效应。比如，在高频电路设计中，电源线的长度可能不再是短路，而是需要进行传输线分析。 3. **特性阻抗与反射**：理解特性阻抗和反射系数至关重要，它们关系到信号在传输线上的失真和反射，影响信号的完整性。合适的阻抗匹配有助于减少信号损失和反射。 4. **截止频率与S参数**：设计者需了解截止频率，这是信号传输开始出现衰减的频率点，而S参数则用于衡量信号在不同频率下的传输特性。 5. **电源完整性与去耦电容**：电源完整性关注电源路径上的噪声和干扰，去耦电容的合理配置可以减少这些影响。去耦电容的选择和位置对于抑制电源噪声至关重要。 6. **SI/PI与EMI的关系**：SI和PI的设计不仅要保证信号质量，还要与EMI控制相结合，确保电磁辐射在可接受范围内。这需要在设计过程中考虑电磁场的产生和传播。 7. **预布局仿真步骤**：该阶段涉及导入PCB数据，检查准确性，进行层叠设计、平面分割、添加去耦电容等操作，并设置仿真参数，如谐振分析，以评估设计效果。 8. **布线后仿真**：包括PI仿真（分析谐振模式和阻抗）、传导干扰分析、电压噪声测量以及SI仿真（如TDR和信号完整性分析），确保信号质量的同时考虑电磁干扰的影响。 9. **EMI设计与控制**：针对EMI，有远场辐射分析和频变源加入等方法，旨在减少PCB对外界电磁环境的影响。 10. **与机箱/机柜协同设计**：在整体系统设计中，需要考虑PCB与其他组件（如机箱）的相互作用，以确保电磁兼容性。 以上知识点涵盖了从预布局到布线后的详细设计过程，强调了在高性能PCB设计中仿真技术的重要性，确保信号、电源和EMI性能的优化。