高性能PCB的SI/PI与EMI分析及仿真设计

"截止频率-【正点原子】i.mx6u嵌入式linux驱动开发指南v1.2" 本文档是关于嵌入式Linux驱动开发的指南，特别讨论了信号的截止频率和S参数，以及在PCB设计中信号完整性（SI）、电源完整性（PI）和电磁兼容性（EMI）的分析与设计。截止频率是衡量周期性数字信号能量分布的重要指标，定义为Fknee=0.35/Trise，其中Trise是信号上升时间。信号的能量主要集中在截止频率Fknee以内，对于Fknee之外的高次谐波分量，由于能量弱，通常可以忽略。信号的截止频率与其周期无关，而是与上升时间Trise直接相关，Trise越小，截止频率越高，反之亦然。 S参数是用于描述高频网络特性的参数，类似于Z参数和Y参数，但更适合高频场景。S11代表反射系数，S21表示传输系数，它们在匹配网络设计中起到关键作用。在PCB设计中，信号完整性、电源完整性和电磁兼容性是三个重要的考量因素。PCB不仅需要实现信号的高效传输，还要确保电源的稳定分配，并防止对外界产生过大的电磁干扰。 随着系统复杂度的增加和工作频率的提升，SI、PI和EMI问题变得更加重要。信号完整性关注高速数字信号的模拟特性，如传输线理论、特性阻抗、反射系数等。传输线在信号的波长与其尺寸相近时需考虑，比如在高频PCB设计中。特性阻抗是保持信号无反射传输的关键，反射系数则反映了信号在传输过程中是否发生损失。电源完整性涉及到电源的稳定供给，同步开关噪声和电源分布系统的阻抗控制是其中的关键。去耦电容用来滤除噪声，维持电源的稳定性。 在实际设计过程中，会使用仿真软件进行前仿真和后仿真实验，如PCB数据导入、预布局和布线后的谐振、阻抗、传导干扰等分析，以优化设计并预测可能的问题。此外，还涉及到PCB的EMI设计与控制，包括远场辐射分析和频变源的考虑，以及与机箱/机柜的协同设计，以减少对外部环境的电磁影响。整个流程旨在确保PCB设计满足高性能和低干扰的需求。