医用设备印制板的电磁兼容设计及信号完整性分析

论文摘要

当今,电子设备的运行频率更快了,功能变得更复杂了,也更加智能化了,工作在亚纳秒级的数字电路已经很普遍了,高速印制板的信号完整性和电磁兼容设计已经成为电子产品的成败关键。随着数字式医用设备的发展,高速宽带的数字电路的PCB的信号完整性和电磁兼容性设计在医用设备PCB设计中也越来越广泛的运用了,在PCB设计中,充分考虑信号完整性分析和电磁兼容,采用正确的设计方法保证信号正确传输成为设计是否成功的关键技术之一。本文首先介绍了电磁兼容的定义,电磁环境的基本要素,信号完整性概念的定义与理论,讲述了高速完整性的重要性,从反射、串扰等问题产生的机理来分析影响系统电磁兼容和信号完整性的因素。接下来在理论分析的基础上,引申到医用设备PCB设计中高速信号完整性需要注意的问题,分三个阶段逐步介绍:前期设计准备阶段、中间的布局阶段、最后的PCB布线阶段,在医用设备的PCB设计中,充分考虑电磁兼容及信号的完整性问题,解决好信号之间的串扰问题成为设计成功与否的关键问题之一。在以往PCB设计过程中,工程师根据以往经验,按照PCB电磁兼容设计及信号完整性分析的基本原则进行设计,并在PCB成品板后进行测试和分析,发现电磁干扰,信号串扰等问题后再加以解决,没有完善快捷的解决办法。为了解决这个问题,本文创新的应用SPECCTRAQuest/SigXplore结合器件IBIS模型对医用设备PCB设计进行仿真的方法,修改并完善PCB设计,以提高PCB设计的电磁兼容性和信号完整性,并对实板测试验证了仿真的合理性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景
• 1.2 国内外EMC 研究现状
• 1.3 当前医用设备的EMC 问题
• 1.4 本设计研究内容和结构
• 第二章 电磁兼容及PCB 电磁兼容设计的基本理论
• 2.1 电磁兼容的概述
• 2.1.1 电磁兼容的定义
• 2.1.2 电磁环境基本要素
• 2.1.3 电磁干扰的类型
• 2.2 信号完整性基本问题
• 2.2.1 反射的分析
• 2.2.2 串扰的分析
• 第三章 PCB 的电磁兼容设计
• 3.1 印制板线条的拓扑结构
• 3.1.1 微带线
• 3.1.2 带状线
• 3.2 印制板的堆叠方式
• 3.2.1 八层板的堆叠方式
• 3.2.2 十层板的堆叠方式
• 3.3 PCB 的元器件布局
• 3.4 PCB 的功能分区
• 3.5 电源平面和地平面的处理
• 3.5.1 像平面（Image Plane）的定义
• 3.5.2 电源平面和地平面的边缘处理
• 3.6 阻抗控制及匹配
• 3.7 高速信号的布线规则及要求
• 3.8 电磁兼容
• 第四章 IBIS 模型及其仿真分析
• 4.1 PCB 板级仿真的必要性
• 4.2 IBIS 与SPICE 的比较
• 4.2.1 IBIS 标准的形成
• 4.2.2 IBIS 与SPICE 的比较
• 4.3 IBIS 模型及应用
• 4.3.1 IBIS 模型
• 4.3.2 IBIS 模型分析
• 4.3.3 建立IBIS 模型及优缺点
• 4.4 SPECCTRAQuest/SigXplorer 的仿真模型
• 4.4.1 SPECCTRAQuest/SigXplorer 概述
• 4.4.2 SPECCTRAQuest/SigXplorer 仿真特点分析
• 4.5 医用设备PCB 设计实例
• 4.5.1 AD9222 的PCB 设计
• 4.5.2 PCB 的仿真
• 第五章 结束语
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介