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我先自我介紹一下，我叫林野，是中國區(qū)的技術(shù)工程師，主要是電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化方面的一些支持工作。我先跟大家需要提一下的就是說，對(duì)于現(xiàn)代的電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)而言，我們面臨這么三方面的挑戰(zhàn)，一個(gè)是我們的產(chǎn)品需要有更好的性能，或者說它的指標(biāo)表現(xiàn)需要更好，是我們?cè)O(shè)計(jì)的周期來講，會(huì)有越來越緊的周期的限制，也就是說我們的成本要求更高，這點(diǎn)就決定了我們一定要選擇一個(gè)適合我們產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)很好的一個(gè)設(shè)計(jì)工具，在現(xiàn)代的電子設(shè)計(jì)里面，沒有仿真的工具，就靠你的經(jīng)驗(yàn)，或者是你的公式來計(jì)算的話，那是很困難的，如果你就這樣做的話，只能說有很大的潛力挖掘，本來你可以做的更好。 這是07年的時(shí)候美國的波斯頓一個(gè)集團(tuán)做的統(tǒng)計(jì)，全球20家最具創(chuàng)新力的公司，我們看看這邊有非常熟悉的，豐田等等一些，有14家都選了他們公司的解決方案。我們注意一下，不包含在這14家里面的公司，實(shí)際上仔細(xì)看一下的話就發(fā)現(xiàn)，其實(shí)這些公司主要是沃爾瑪、星巴克這些公司，不是屬于設(shè)計(jì)和制作行業(yè)，其實(shí)全球，在國內(nèi)來講，做得比較好，稍微大一點(diǎn)的電子設(shè)計(jì)方面的研究所或者是公司，都選擇了ANSYS公司�，F(xiàn)在ANSYS公司的產(chǎn)品線，大概包含這么多的產(chǎn)品線，一個(gè)是結(jié)構(gòu)仿真，還有流體仿真，熱分析以及我們所關(guān)注的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化這么四大個(gè)產(chǎn)品線。ANSYS公司一直致力于為大家提供叫做整合的這樣一個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)解決方案，那么我們的EDA產(chǎn)品線呢，剛才也講了，包含了四個(gè)產(chǎn)品，EDA產(chǎn)品也可以跟熱分析這方面進(jìn)行一個(gè)耦合設(shè)計(jì)。比如說在產(chǎn)品設(shè)計(jì)里面，有發(fā)熱的問題，比如說我們做高頻設(shè)計(jì)，如果是一個(gè)芯片的發(fā)熱，可以定義它的芯片是多少，通過一個(gè)熱分析的工具仿真出來，如果是微波的發(fā)熱，這種問題的話，沒有辦法直接定義它的熱流的。就需要耦合分析。這個(gè)ANSYS工具可以通過任何一個(gè)功能，把損耗和產(chǎn)生的熱量，放到這里面去作一個(gè)處理得到溫度場(chǎng)的分布。 我們回到我們所關(guān)注的電磁兼容環(huán)節(jié)里面來。EMI就是電磁干擾，由電磁現(xiàn)象引起的設(shè)備，傳輸通道或系統(tǒng)性能的下降。EMC電磁兼容：在有限的空間，時(shí)間和頻譜資源下，各種設(shè)備共存而又不至引起性能降級(jí)的科學(xué)。大家看了以后覺得非常熟悉，但是不一定都理解，就是在設(shè)計(jì)過程中碰到的絕大部分問題，都是電磁兼容的問題。我們做產(chǎn)品的話，在平時(shí)的過程當(dāng)中，會(huì)碰到這樣那樣的指標(biāo)，會(huì)一項(xiàng)一項(xiàng)的過，在這里面，頭疼的比方說一些標(biāo)準(zhǔn)的問題。后面我們會(huì)一起探討，來幫助我們?cè)谠O(shè)計(jì)的環(huán)節(jié)根本上解決這個(gè)問題，不是簡(jiǎn)單的加一個(gè)屏蔽或者什么樣的問題。 而且大家很清楚，電磁兼容和電磁干擾，在分析的時(shí)候有兩個(gè)環(huán)節(jié)解決。有哪些因素來干擾呢，一個(gè)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還有參與信號(hào)的強(qiáng)度，這個(gè)會(huì)影響我們干擾源，還有系統(tǒng)的設(shè)計(jì)也有重要的影響。具體進(jìn)一步來說，電磁兼容從設(shè)計(jì)仿真環(huán)節(jié)來講，可以分為兩大類，一個(gè)場(chǎng)仿真的工具，也就是說我們單獨(dú)關(guān)注干擾途徑的時(shí)候，舉個(gè)例子，比如說對(duì)機(jī)箱的就要用場(chǎng)仿真布局來解決，包括雷擊等等，都是通過場(chǎng)仿真工具來解決的問題。還有一部分問題是需要我們使用到電路，比如說一個(gè)PCB板，一個(gè)設(shè)備輻射的時(shí)候，我們需要完整的考慮PCB板的輻射和機(jī)箱的效果，這時(shí)候用到電子和電路的協(xié)同仿真來解決實(shí)際的問題。這個(gè)我們有很多這方面的具體的一些技術(shù)細(xì)節(jié)，來幫助我們實(shí)現(xiàn)這些平時(shí)聽起來你像一個(gè)實(shí)際的一個(gè)設(shè)備，你要完整的仿真它的對(duì)外的一個(gè)輻射的狀況，這個(gè)是非常困難的，這個(gè)我們后面會(huì)具體來看到這個(gè)困難，主要來自哪些方面，比如說這個(gè)機(jī)箱的問題，做過的人都知道，像這樣的問題要直接仿真的話，計(jì)算量非常大，我們機(jī)箱知道，通風(fēng)、熱設(shè)計(jì)方面的一些考慮的，在這些地方必須加上通風(fēng)口和散熱的接口。 這種孔縫的結(jié)構(gòu)，如果直接到場(chǎng)仿里面仿真的話，計(jì)算量非常大。ANSYS現(xiàn)在這個(gè)工具里面，提供了一種編輯條件，會(huì)單獨(dú)對(duì)這個(gè)通風(fēng)孔進(jìn)行設(shè)計(jì)，然后到你的工程里面，那么這樣做使我們的整個(gè)設(shè)計(jì)大大簡(jiǎn)化，并且它的仿真精度得以保證，這個(gè)時(shí)候我們做的工作更細(xì)化，比方說仿真這個(gè)孔是六邊形還是圓形更好，在不影響我們導(dǎo)熱的情況下，可以得到更好的一個(gè)電子屏蔽的效果。這個(gè)是我們需要說的。剛才看到這個(gè)問題，我們經(jīng)常需要處理，這個(gè)仿真，如果有做車載的情況電子布局的話，這個(gè)是整車的電子系統(tǒng)仿真，就是DVD在工作的時(shí)候，對(duì)外產(chǎn)生的輻射，會(huì)不會(huì)對(duì)車上其他的電子設(shè)備道路影響，我們看DVD工作的時(shí)候，對(duì)于車體，這個(gè)計(jì)算量是非常大的，但是處理這樣問題時(shí)候，現(xiàn)在我們的HFSS，推出HPC的仿真的功能，實(shí)現(xiàn)一個(gè)處理。如果是研究所里面工作的同事，大多數(shù)都配置了設(shè)備，可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算，使我們的計(jì)算和計(jì)算的容量大大的提升。 這個(gè)是實(shí)際仿真的一個(gè)實(shí)例，這個(gè)是天線布局的問題。這樣看到衛(wèi)星上面放一個(gè)小型七個(gè)單位的東西，這個(gè)問題把它分配到32個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算機(jī)上，同時(shí)做B型計(jì)算，把整個(gè)太陽能翻版，對(duì)它的影響全部考慮在內(nèi)的一個(gè)整體的仿真。另外還有一個(gè)需要提到的，就是所謂這個(gè)艙段設(shè)備布局與電磁防護(hù)設(shè)計(jì)。這個(gè)實(shí)際上坦克上的例子，針對(duì)我們做這個(gè)設(shè)備，機(jī)箱機(jī)柜的設(shè)計(jì)，道理上一樣的，通過場(chǎng)仿實(shí)現(xiàn)的，一旦一個(gè)物體，幾何結(jié)構(gòu)和材料確定好以后，那么它就會(huì)有一個(gè)固有的頻率，在好幾年前，重慶有一個(gè)橋，出現(xiàn)垮塌的事故，當(dāng)時(shí)部隊(duì)在上面走，就是齊步走的時(shí)候，走路的頻率，可能那個(gè)橋我估計(jì)就是當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)的時(shí)候，沒有做諧振的分析，走路的時(shí)候那個(gè)頻率剛好等于橋的共振頻率，這個(gè)時(shí)候橋就引起共振，橋塌掉了，如果不去做諧振頻率考慮的話，會(huì)有什么影響？比方說看到，這個(gè)坦克，我們看到這個(gè)幾何結(jié)構(gòu)一旦確定的前提下，這個(gè)幾何結(jié)構(gòu)確定，就有固定的頻率，118兆的時(shí)候，場(chǎng)的模式就是這個(gè)樣子，這個(gè)場(chǎng)圖說明什么問題，假定我們的一個(gè)設(shè)備是工作在118兆這樣的頻率，如果我們這個(gè)設(shè)備，放到這個(gè)位置，這個(gè)紅的位置，就是代表場(chǎng)最強(qiáng)的地方，藍(lán)色是弱的地方，產(chǎn)生什么，就是對(duì)外的工作顯著增加，如果你是一個(gè)機(jī)箱，EMI測(cè)試的時(shí)候，當(dāng)這個(gè)188兆的有一個(gè)尖峰，頻率效果急劇的下降，反過來說，電磁波是互益的，外面有一個(gè)干擾，輕微的振動(dòng)，對(duì)你的設(shè)備來講，在188兆的時(shí)候抗干擾能力下降。所以我們?cè)O(shè)計(jì)中要注意。所以對(duì)于這樣一個(gè)設(shè)計(jì)來講的話，應(yīng)該做什么樣的工作。 如果這個(gè)設(shè)備確實(shí)是188兆，改變幾何結(jié)構(gòu)，比如說這個(gè)要離188兆遠(yuǎn)。如果真的這個(gè)結(jié)構(gòu)確定了，沒有辦法修改的時(shí)候，怎么樣來處理呢？把它放到藍(lán)色的區(qū)域，或者自發(fā)電磁比較弱的地方，使抗干擾能量提升一些。這個(gè)是一個(gè)天線的一個(gè)問題，這實(shí)際上歸結(jié)為電磁問題，現(xiàn)在有一個(gè)全新的模塊，處理開放場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。另外現(xiàn)在最新的版本。HFSS最新的版本13版本，這個(gè)是業(yè)界唯一能夠做的仿真的工具。 比如說這里有一列的平面波，照射過來以后，在這個(gè)筆記本電腦里面，把這個(gè)接收的電路，被干擾的電路放在這個(gè)地方，清楚的看到，這個(gè)入射波找到這里面以后，這個(gè)電路上實(shí)際的波形，損害的波形是怎么樣的�？吹暮芮宄�。那么整個(gè)電子兼容設(shè)計(jì)解決方案，我們所用到的工具，包括HFSS，這個(gè)是任意的仿真器，在這兒我們要特別強(qiáng)調(diào)一下，HFSS是處理任意的三維結(jié)構(gòu)。HFSS單純用于仿真不適合的，要花一個(gè)月的時(shí)間仿真一個(gè)PPT板，沒有具體的意義。我們一般都是用Slwave，一般用這個(gè)工具來用，我們做好這個(gè)結(jié)構(gòu)，比方說我們經(jīng)常用的工具里面，做好的PPT板，直接導(dǎo)入到這個(gè)Slwave里面去仿真。整個(gè)這個(gè)包含PCB和我們的機(jī)箱機(jī)位在設(shè)計(jì)的流程具體包括八步，實(shí)際上用的工具三個(gè)。具體是哪三個(gè)工具？ 另外一個(gè)還要用到的工具，就是Designer Sl，是高性能非線性電路時(shí)域仿真，后面我們通過實(shí)例，具體看到我們?cè)趺丛谶@個(gè)平臺(tái)里面，把我們的HFSS里面，加到里面去，完成一個(gè)電磁干擾的設(shè)計(jì)。那么對(duì)于PCB的設(shè)計(jì)來講。我們PCB設(shè)計(jì)，剛才我們關(guān)注的主要是干擾路徑的問題。現(xiàn)在回到干擾源這一塊，來具體的探討一下，PCB里面，首先仿真挑戰(zhàn)，來自哪里？首先PCB非常復(fù)雜，一定要有一個(gè)非常專業(yè)非常專門針對(duì)PCB設(shè)計(jì)的工具，才能完成對(duì)于這樣一個(gè)非常復(fù)雜的這個(gè)結(jié)構(gòu)的整版的仿真，上午的時(shí)候就是濾波的加法的問題，加到什么樣的地方，這個(gè)實(shí)際上說回來的話，又回到一個(gè)問題，就是PCB板，在任何一個(gè)材料特性和結(jié)構(gòu)確定的情況下，他的諧振就已經(jīng)被確立下來了，我們可以看到在這個(gè)地方。在ANSYS，把整個(gè)PCB板入進(jìn)來以后，最直觀就是分析，這個(gè)地方對(duì)應(yīng)不同點(diǎn)，場(chǎng)的分布，就是諧振的電場(chǎng)的分布，以這個(gè)0.53諧振頻率點(diǎn)為例，是這樣的，紅色的區(qū)域代表在這個(gè)地方，更強(qiáng)，綠色的地方更強(qiáng)，加到強(qiáng)的地方效果會(huì)更好。選用多大的數(shù)值，這個(gè)是跟你的，如果通過公式來說的話，跟你本身的容值和電感相關(guān)的，我們一般選用LC分之一，需要頻率點(diǎn)越接近的點(diǎn)最好，在這個(gè)工具里面，把各個(gè)不同的廠商，提供的具體的電路型號(hào)，把曲線把它羅列出來，非常清楚的看到，這個(gè)曲線會(huì)是一個(gè)凹陷下去的地方，這個(gè)凹陷下去的點(diǎn)就是頻率點(diǎn)，比如說選擇刑偵頻率點(diǎn)是530兆左右，把這樣的電容實(shí)際加到這個(gè)PCB板里面，加到紅色的區(qū)域，起到最好的電源效果。 |
