Материал: Электромагнитная совместимость радиотехнических систем. лабораторный практикум. Федоров С.М., Ищенко Е.А

Рис. 58. Окно импорта печатной платы

Первый важный пункт настроек платы для моделирования – исследование верности импорта толщины дорожек и слоев диэлектрика печатной платы. Для этого необходимо открыть вкладку Stackup (рис. 59) и изучить значения материалов. Если при формировании использовались милы, а не мм, тогда необходимо выбрать их, как единицы изменения (Unit). Базовые параметры толщины медной фольги на PCB – 35 мкм. Также стоит учитывать, что обычно слои проводников покрывают маской (Solder), что позволяет уменьшить излучение проводников.

Рис. 59. Настройка характеристик слоев печатной платы

Следующей важной вкладкой является окно настроек компонентов (Components) – рис. 60. Стоит учитывать, что учитываются только пассивные компоненты – резисторы, индуктивность, конденсаторы. В случае, если при импорте

40

номиналы элементов были присвоены неверно, тогда двойным нажатием можно произвести редактирование.

Рис. 60. Окно редактирования компонентов

Следующим пунктом определяются точки запитывания (Ports), при полном комплексном исследовании выбираются все контакты, так как очень важно отследить картины полей на всех слоях, дорожках. Так, в данном случае выбраны только ряд компонентов, а моделирование будет производиться только для шины питания и контакта BT1-1 (VCC). Пример выбранных точек запитывания приведен на рис. 61, при этом обязательно должно быть выбрано 2 контакта у элемента.

Рис. 61. Выбор точек запитывания цепи

Если у компонентов присутствуют 3D модели, тогда во вкладке Specials - > General -> Import 3D component, необходимо установить галочку (рис. 62).

41

Рис. 62. Настройки импорта 3D моделей

В результате импорта будет показана модель печатной платы (рис. 63).

Рис. 63. Модель печатной платы

Далее необходимо приступить к настройкам моделирования, для этого следует перейти на вкладку Simulation, где нужно установить частоты моделирования (Frequency), окружающее пространство (Background) – Normal, грани-

42

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

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

3.ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ

3.1.Лабораторная работа № 1. Исследование времени

задержки сигналов после прохождения по дорожкам печатной платы

Цель работы: исследование причин задержки сигналов, их расчет, проверка соответствия задержки сигналов современным стандартам передачи информации.

1. Краткие теоретические сведения

Задержка сигналов обусловлена тем, что при протекании по дорожкам питания скорость света понижается, так как дорожка наносится на диэлектрическую подложку, как правило, материалом выступает FR-4. Это приводит к предъявлению особых требований к синхронному приему и передаче сигналов в цифровых устройствах.

Для решения данной проблемы все параллельно идущие линии стараются выровнять по длине, так как допустимое значение разности времени прихода

где f – частота сигнала (тактовая частота).

Когда частоты работы электронных устройств составляли десятки кГц данной задержкой можно было пренебречь, так как длины дорожек обычно невелики. Для расчета времени задержки сигнала при прохождении по дорожке, которая расположена на верхнем слое печатной платы можно воспользоваться

44