EMIチェックルールの妥当性

DEMITASNXは13個のルールを持っています。
すべてのルールはNECの研究所と各事業部の設計現場で培ったノウハウが随所に盛り込まれています。
以下のDEMITASNXの特徴をまとめますと・・・

DEMITASNXの特長

  • NEC13事業部&4分身生産基地で、EMC-CADコンソーシアム活動を展開し、研究所の研究成果及びNEC設計ノウハウを結集し製品に反映しています。
  • NECの各製品設計部門で実際に利用されています。
  • 事前準備を必要とせずCADデータさえあれば簡単にチェックが可能です。
  • ライブラリ等はあらかじめDEMITASNXに組み込まれているためゼロから設定する必要がありません。
  • チェック時の閾値はNECの研究所や設計部門で研究した論理的&実験的に裏付けのある値を標準としてあらかじめ組み込んでいます。
  • ユーザが問題点を視覚的に把握することができるGUIを装備しています。
  • チェック速度10秒〜15秒※注という驚異的なスピードで結果の確認ができます。
  • (通常は部品の配置換えだけでも結果出力まで8時間程度のチェック時間が必要です。)
  • NECの研究所と各事業部の設計現場で培ったノウハウが随所に盛り込まれています。
ここでは幾つかの例を取り上げ、ルールの妥当性について説明します。

基板端チェック

このチェックでは基板端の配線がリターンパスの電流分布の乱れによりEMIを発生させる原因となることに着目し、基板端からの配線距離をチェックします。
例えば基板端より数センチ内側へ配線を移動することによりEMI放射は数十dB減少することが分かっています。DEMITASNXではこのような事象に対し実験結果に基づくガイドラインを提供します。

GVプレーンまたぎチェック

このチェックでは信号のリターンパス経路が正しく確保されているかどうかをチェックします。
高速信号では信号を保障するリターン電流が信号経路の近傍を通過しようとすることは一般的に良く知られている現象です。
下記例では1層のリターン経路は近傍のGNDプレーンであり、4層配線のリターン経路は電源プレーンになっています。
リターン電流は電源プレーンを通り信号供給デバイス側に戻ろうとしますが、途中でリターン経路がGNDに移ってしまうため、リターン電流は分散し、ノイズの原因となってしまいます。

対策例

信号線のリターンパスは近隣のプレーンを使用します。左側(対策前)の信号線のリターンパス電流は信号出力を左側とするとVCCプレーンを通りGNDプレーンに流れようとします。
VCCプレーンとGNDプレーン間には電流経路のパスがありませんから、ここで電流の拡散が起こりEMIノイズの原因となります。
右側の例では配線層をGNDプレーン隣接層にすることによって、これらの問題を回避しています。

放射電界チェック

簡易計算式の妥当性検証


等価回路モデルによる計算値

磁界プローブ法による実測値

実際の測定結果と同様の波形を得ることは非常に困難ですが、上記が示すとおり形状とピーク値は近似した値になっていると言って良いでしょう。
これであればEMIの危険なネットを見つけ出すためには十分な精度です。

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