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用于PCB设计开发的常见FEA分析类型


什么是FEA分析?

一个很好的起点是从下面的一般定义:

有限元分析(FEA)可以定义为一种评估过程,系统或结构的数学方法,方法是 将其划分为较小的单元,并系统地确定该单元的已定义参数的值。FEA允许对过程或系统的内部操作或状态进行分布式评估。

FEA的优势在于精度是由单元的大小决定的,由于该技术是通过计算机仿真来执行的,因此实际上可以像所需的一样小。但是,在结构的情况下,该技术的精度与用来表示实际结构的模型的精度成正比。 

只要可以量化定义模型,FEA可以以几乎无限种方式使用。对于PCBA开发,有一些常见的FEA分析实现或类型,如下一节所述。  

PCB FEA分析的类型

影响电路板设计,制造,性能和可靠性的FEA的潜在用途是普遍的。这包括影响所选的组件,电路的性能以及为PCB叠层选择的材料。您会发现在流程的几乎每个阶段都实施了FEA,从而形成了内置板。 

其中一些利用通常由其他利用来完成;例如研究和记录组件电压,电流和功率的性能,以响应温度或频率的增量变化。设计期间应执行的其他类型的FEA分析包括: 

PCBA设计的FEA分析类型

信号和电源完整性(SI / PI)分析

所有PCBA的首要要求是按要求运行和运行。程度

电路板满足此要求的主要因素是电源完整性

和信号完整性。对于信号,极大化SNR参数非常重要。它是

同样重要的是,组件不仅要有足够的功率,还要有功率噪声

痕迹和地面被最小化。 

电磁兼容性和完整性(EMC / EMI

 如果您的电路板上有任何RF设备,则很可能需要考虑EMI或噪声。多数情况 

在这种情况下,消除所有噪音是不切实际的。但是,有可能实现

部署板的环境中获得的EM平衡。对于具有 

多个PCBA紧邻,实现平衡或电磁

兼容性(EMC),这是一个更为重要的设计问题。  

热分析

 可能,最常用的FEA分析类型是评估董事会的反应方式

适应不断变化的热条件。常见的分析是由于热量分布高

电源组件或环境气候波动有助于确定在哪里使用

散热垫散热孔或设计良好的散热管理系统。

由于组件制造商,CM和测试组织使用了FEA分析,因此上面的列表并不详尽。后者主要用于结构完整性分析,这可以避免需要更具破坏性的测试模式。让我们看看需要哪些工具来合并列出的FEA分析类型。 

FEA分析的PCB设计工具类型

并非所有的PCB设计包都具有执行SI / PIEMC / EMI和热FEA分析的功能。实际上,您将很难在单个软件平台上找到所有功能,如下所示。 

FEA分析工具

SI / PIPSpice

对于任何类型的信号分析,包括FEA分析,PSpice都是行业标准。该工具使您可以对电子元件,电路,IC和电路板建模,以评估频率,温度或其他参数范围的信号响应。 

EMC / EMI(清晰度)

为了准确地分析EM参数,需要3D透视图。如下所示的3D解算器清晰度可提供此功能。 

热分析(摄氏)

在电子产品中,处理过多的热量是必须解决的最重要的问题之一,以防止损坏并确保用户安全。如下所示的摄氏温度求解器通过提供文本


 

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