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EDA/SW/T&M
EMC
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- ELETTRONICA OGGI 457 - OTTOBRE 2016
simile. L’emissione irradiata di un circuito digitale è natural-
mente un problema di compatibilità elettromagnetica.
Un secondo esempio: in una linea disadattata (come una pi-
sta su piano di massa = microstrip) si formano le riflessio-
ni che deformano il segnale (problema di SI). In risonanza,
con lunghezza della linea pari a
λ
/4 o
λ
/2 e multipli dispari,
la deformazione è massima, ma anche l’emissione è massima
perché da 10 a 100 volte maggiore rispetto alla linea adattata.
L’energia che in gran parte non finisce sul carico a causa del
disadattamento viene irradiata (Fig. 2).
SI ed EMC essendo due manifestazioni dello stesso fenomeno
non devono essere separate.
Quanto sono gravi i problemi di SI e quelli di EMC?
Le valutazioni quantitative dei disturbi che si manifestano
come effetti negativi di SI e EMC indicano la maggiore gravità
dei problemi di EMC. I livelli ammessi per le emissioni irradiate
dei dispositivi elettronici come i PC richiedono disturbi nei
circuiti molto bassi, di almeno due ordini di grandezza inferio-
ri a quelli che incominciano a preoccupare il progettista per
il corretto riconoscimento dei livelli logici. Detto con parole
diverse, il disturbo emesso che porta lo spettro oltre la curva
limite della norma CISPR22 è almeno cento volte inferiore a
quello che incomincia a deformare il diagramma a occhio.
Il significato delle diversa gravità dei disturbi nei riguardi
delle specifiche EMC (quelle ufficiali di omologazione) e di SI
(quelle che il progettista si fissa in base alle sue esperien-
ze per timing, jitter, apertura dell’occhio e così via, quando
non definite in specifiche di bus) puntano a considerare la SI
come un subset della EMC.
Ciò potrebbe significare indurre il progettista a trascurare la
SI a favore della EMC, a non agire più nel dominio del tempo,
bensì subito in quello delle frequenze.
“Tra il dire ed il fare c’è di mezzo il mare” risuona un detto
popolare. Bisogna procedere piano. Intanto il progettista non
può cambiare abitudini senza scossoni negativi dall’oggi al
domani. E poi ci sono gli strumenti per ricavare ad ogni pas-
so della costruzione dello schema elettrico e dello stampato
le emissioni irradiate a 3 metri di distanza in camera semia-
necoica? Le formulette usate per i calcoli approssimati della
larghezza delle piste, delle distanze tra gli strati di rame, delle
impedenza delle piste, delle efficienze schermanti del con-
tenitore possono creare errori madornali quando i disturbi
sono a frequenze superiori a 1 GHz. Oggi programmi efficaci
di simulazione EMC incominciano a esserci, ma sono ancora
piuttosto costosi, non sempre totalmente integrati con i CAD
elettronici , e ad apprendimento piuttosto lungo.
Per non fare il passo troppo lungo rispetto alla gamba, forse
conviene che il progettista continui a lavorare come è abituato,
ma con una particolare attenzione alle prestazioni EMC. Deve
cioè progettare affinché gli interconnect non diano problemi,
stringendo un po’ i requisiti. Se un adattamento va bene per la
SI entro il 30 %, porsi come obbiettivo il 10%, se l’impedenza di
una microstrip ha tolleranza 20%, puntare al 10% e così via. Di
quanto rinforzare i requisiti lo dirà l’esperienza conseguente
alla chiusura del ciclo di progettazione con i test EMC. Se poi i
simulatori per la SI, a due e a tre dimensioni, alcuni oggi anche
poco costosi o scaricabili dalla rete, prevedono correttamente
anche le emissioni irradiate aggiungendo il comportamento di
stampato, cavi, connettori e parti meccaniche, ancora meglio
perché il processo di progettazione si può accorciare drastica-
mente con minori probabilità di rifacimenti. Nel
frattempo i field solver 3D (cosiddetti “full wave”)
che implementano le equazioni di Maxwell, evol-
vono, si abbassano di prezzo, si integrano con i
simulatori circuitali e per la SI, e domani saranno
più semplici da usare, più economici, anzi, diven-
teranno strumenti di uso corrente, in grado di eli-
minare alcuni prototipi e forse anche alcuni test.
L’autore si augura di aver fatto un minimo di
chiarezza tra SI ed EMC. Purtroppo c’è anche la
PI (Power Integrity), disciplina autonoma – che si
può classificare a questo punto come la terza di-
sciplina – che, per semplificare, si può dire vada
a braccetto con la SI. Per non ritornare in stato
confusionale, possiamo riprendere in un prossi-
mo articolo l’argomento del rapporto tra PI e Si
e tra PI ed EMC.
P.S. L’articolo è scritto da uno “specialista” di EMC. Cosa ne
pensa sull’argomento lo “specialista” di SI?
Fig. 2 – Deformazione del segnale e campo irradiato nel dominio del tempo a seguito di
disadattamento della linea