Er 3D simulering af EMI og crosstalk modent?

fre mar 15, 2013 (Anders Enggaard)

Der har efterhånden været hype omkring fysiske 3D modeller i et stykke tid. Mange virksomheder er gået helt om bord i 3D-printere med det formål tidligt at kunne kvalificere mekaniske konstruktioner og integration med systemer og ikke mindst tests hos brugerne. For den indlejrede elektronik er 3D print af konstruktionerne med til at afluse problemer med byggehøjder, fejlplacerede skruehuller osv. MEN – hvad med udstråling, crosstalk og EMI. Hvad gør vi med det? En kunststof model af vores printplader giver jo ikke just mulighed for at måle udstråling, udbredelse af strømme på printet, etc. En tur i testlab viser, at grænseværdier ikke bliver overholdt. De kreative løsninger kommer på bordet. Blandinger af feritter og skærmende kasser/tape kan nogle gange være med til at indkapsle problemet og måske spare et re-spin.

Udfordringen er at omkostningerne, der fremkommer som følge af re-spin(s) af konstruktionen og af den medfølgende forsinkelse, er betydelige. Når vi først står i testlab, så er udviklingsprojektet “så godt som færdigt”, og både budget og kalendertid er brugt. Salgsteamet har allerede den første kunde som skriger på produktet.

Hvad nu hvis man forestillede sig, at der blev investeret tid på undersøgelser, inden printet går i produktion, eller man ved første primitive test kan indsnævre problemet og være tryg ved, at andet spin løser problemerne. Er det overhovedet muligt? Kan vi ingeniører forudsige noget om strømmes udbredelse i printet og udstråling fra kritiske steder på printet? Det simple svar er NÆ det kan vi da ikke. Det er og bliver en form for gråzone mellem voodoo og ingeniørarbejde. Heldigvis er der værktøjer, der kan hjælpe os på vej. På billedet kan man se et eksempel, hvor modellen for overfladestrømmene og det resulterende felt beregnes. Bevares, modellerne kommer ikke ud af det blå, og der er arbejde i at få skabt og analyseret dem. Det er stadigvæk kun en computersimulering. Som vores ekspert indenfor feltet siger, så kan man i computermodellen til gengæld teste scenarier, som er svære at ramme i virkeligheden. Er der eksempelvis en mistanke til, at en enkelt adresselinie er kilden til stor udstråling, så kan man i modellen aktivere den ene adresselinie og se bidrag til felterne.

Gennem de senere år har vi været med til at få øget fokus på “signal-integrity” og dermed signalernes kvalitet under udbredelse i printene. Det er skam ikke gået af mode. Det er en del af ligningen. Vi kan i mange henseender holde os til det gode håndværk og SI-simuleringer. Går man om bord i systemer med USB3.0, Bluetooth, LTE, HDMI, DDRx, så kan 3D simuleringerne være med til at minimere risikoen for dårlig power/signal integrity, utilsigtet cross-talk eller EMI og øge træfsikkerheden.

Hvad mener du?