EMCシミュレーション
設計技術マニュアル

【目次】

第1章　EMC設計ツールを上手に使うために

1. １．シミュレータ
2. ２．ユーザーの心構え
3. 参考Webページ

第2章　EMC設計ツールを上手に使うために　①
　　　EMCモデリング

1. １．はじめに
2. ２．EMCシミュレーション
   1. 2.1　シミュレータ側の問題
   2. 2.2　利用者側の問題
3. ３．EMCモデリング
4. ４．まとめ
5. 参考文献

第3章　EMC設計ツールを上手に使うために　②
　　　金属筐体からの漏洩電界の解析

1. １．はじめに
2. ２．金属筐体から漏洩する放射電界
   1. 2.1　解析モデルの作成
   2. 2.2　計算精度と掲載時間の関係
   3. 2.3　開口の大きさと放射電界の関係
3. ３．ケーブルつき筐体から漏洩する放射電界
   1. 3.1　解析モデルの作成
   2. 3.2　終端抵抗値と放射電界の関係
   3. 3.3　ケーブル長の不平衡、ケーブルの引き出し位置と放射電界の関係
4. ４．まとめ
5. 参考文献

第4章　EMC設計ツールを上手に使うために　③
　　　蓋付き金属筐体からの漏洩電磁界の解析

1. １．はじめに
2. ２．解析モデルの作成
3. ３．計算結果の考察
   1. 3.1　解析結果の予測
   2. 3.2　勘合部の形状
   3. 3.3　筐体と蓋の重なり幅
   4. 3.4　隙間の間隔
   5. 3.5　筐体と蓋の接続問題
4. ４．まとめ
5. 参考文献

第５章　EMC設計ツールを上手に使うために　④
　　　　EMCシミュレータの原理

1. １．はじめに
2. ２．回路解析ベースと電磁界解析ベースEMCシミュレータ
3. ３．回路シミュレータによるEMC解析
   1. 3.1　SPICEシミュレータの原理
      1. 3.1.1　線形回路の直流解析
      2. 3.1.2　非線形回路の直流解析
      3. 3.1.3　過渡解析
      4. 3.1.4　伝送線路モデル
   2. 3.2　反射解析法の原理
      1. 3.2.1　格子図表解析法
      2. 3.2.2　Bergeron反射解析法
4. ４．まとめ
5. 参考文献

第６章　マイクロ波シミュレータを用いたプリントパターンの特性解析

1. １．はじめに
2. ２．電源、グランドライン特性に関して
   1. 2.1　回路シミュレータ（S-NAO/Pro）を用いた電源インピーダンスの検討
      1. 2.1.1　信号の周波数成分
   2. 2.2　電磁界シミュレータ（S-NAP/Field）を用いた電源インピーダンスの検討
      1. 2.2.1　伝送線路モデル
   3. 2.3　電磁界シミュレーション（S-NAP／Field）
      1. 2.3.1　電磁界シミュレータ（S-NAP／Field）を用いた電源インピーダンスの検討
      2. 2.3.2　回路シミュレータにFig.5の電源パターンを組み込む
3. ３．信号ラインの特性に関して
   1. 3.1　回路シミュレータ（S-NAP/Pro）を用いた信号ラインの考察
      1. 3.1.1　ダンピング抵抗の検討
   2. 3.2　電磁会シミュレータ（S-NAP/Field）を用いた信号ラインの検討
      1. 3.2.1　伝送特性のシミュレーション
      2. 3.2.2　インパルスノイズの影響をシミュレーションする
      3. 3.2.3　実装状態での特性をシミュレーションする
4. 最後に
5. 参考文献

第７章　プリント基板のプレーン共振とシミュレーション

1. １．はじめに
2. ２．プレーン共振の発生
3. ３．実基板のプレーン共振解析例
4. ４．バイパスコンデンサを用いた共振現象への対策
5. ５．周波数帯域とバイパスコンデンサの選択
6. ６．エンベディッド･キャパシタ
7. ７．おわりに
8. 参考文献

第８章　最新FI-PBA法シミュレータとEMC解析事例

1. １．はじめに
2. ２．CEMへの期待と課題
3. ３．電磁界シミュレータの種類と特徴
4. ４．SAR解析
5. ５．電磁界シミュレーションとSAR解析
6. ６．電磁界シミュレーション人体詳細モデル
7. ７．解析事例のまとめ

第９章　シミュレーションを使ったEMC設計事例

1. １．はじめに
2. ２．シミュレータをどう活かすか
   1. 2.1　シミュレータ活用の目的
   2. 2.2　シミュレータの位置付けと役割
3. ３．BGA周りの実装設計
   1. 3.1　自動配線ツールで配線方針を追い込む
   2. 3.2　配線トポロジーの最適化
   3. 3.3　四列のBGAでは４層板で設計も可能
   4. 3.4　双方向メモリバスの整合
4. ４．電源・グランドの設計
   1. 4.1　多層電源／グランドの効果と問題点
   2. 4.2　電源／グランドの電圧分布解析
5. ５．システムにマッチングしたデバイスと伝送路の選定
   1. 5.1　デバイスと伝送路のマッチング
6. ６．両面基板の低ノイズ設計
   1. 6.1　両面基板設計の期待
   2. 6.2　両面基板設計の困難さ
   3. 6.3　両面基板でも低ノイズ設計は可能
   4. 6.4　低ノイズ実装設計の県内活動
7. まとめ
8. 参考文献

第10章　シミュレーション結果の理論づけをするための基礎

1. １．はじめに
2. ２．EMIに関係する基本的な性質
   1. 2.1　電気の基本特性
   2. 2.2　線路の共振
   3. 2.3　平面や筐体の共振
   4. 2.4　ディファレンシャルモードとコモンモード
3. ３．EMCモデルを用いた例
   1. 3.1　マイクロストリップ線路
   2. 3.2　差動伝送線路
4. ４．まとめ
5. 謝辞
6. 参考文献

第11章　PEEC法を用いた時間領域におけるシミュレーション

1. １．今求められるシミュレーションツール
   1. 1.1　周波数領域解析
   2. 1.2　時間領域解析
2. ２．フルウェーブ型電磁界シミュレータ
3. ３．シグナル・パワーインテグリティ
4. ４．時間領域でのシミュレーション（PEEC法を例として）
   1. 4.1　定式化
   2. 4.2　等価回路モデル
5. ５．PEEC法による時間領域での解析例
   　（パワーインテグリティ解析への応用）
   1. 5.1　モデル
   2. 5.2　結果および考察
6. ６．これからの解析技術
7. 参考文献

第12章　開口ありシールドカバーによるEMI低減

1. １．はじめに
2. ２．LSIの波源のモデル
   1. 2.1　電流ループの波源
   2. 2.2　電気ダイポールモーメントの波源
3. ３．解析結果
   1. 3.1　平行平板によるEMIのシールド効果
      1. 3.1.1　波源が電流ループの場合
      2. 3.1.2　波源が電気ダイポールモーメントの場合
   2. 3.2　側面シールド導体ループによる電流ループのEMIの低減
   3. 3.3　開口ありシールドカバーモデルによるEMIの低減
      1. 3.3.1　開口ありシールドカバーを90度回転したモデル（X方向開口モデル）
4. ４．実験結果
   1. 4.1　実験システム
   2. 4.2　開口ありシールドカバーを90度回転したモデルの検証
   3. 4.3　電子部品のEMIの開口ありシールドカバーによる低減実験
5. ５．まとめ
6. 参考文献

第13章　LVDS回路における差動信号伝送系放射ノイズ

1. １．はじめに
2. ２．差動信号出力ICの波形
3. ３．放射ノイズシミュレーションと測定値
   1. 3.1　検討モデルと放射ノイズ測定条件
   2. 3.2　電磁界シミュレーション
   3. 3.3　シミュレーション結果と測定結果の比較
4. ４．まとめ
5. 参考文献

第14章　平衡伝送モデルのシミュレーション

1. １．はじめに
2. ２．解析モデル
   1. 2.1　断面構造
   2. 2.2　波源と終端方法
   3. 2.3　解析空間
3. ３．解析結果
   1. 3.1　モデル1の結果
   1. 3.1.1　同相、差動信号による違いによる放射ノイズ特性
   2. 3.1.2　配線幅と配線間隔の違いによる放射ノイズ特性
   3. 3.1.3　絶縁層の厚さと放射ノイズ特性
   4. 3.1.4　終端方法による放射ノイズ特性
   2. 3.2　モデル2の結果
      1. 3.2.1　同相、差動信号による違いによる放射ノイズ特性
      2. 3.2.2　配線幅と配線間隔の違いによる放射ノイズ特性
      3. 3.2.3　絶縁層の厚さと放射ノイズ特性
      4. 3.2.4　終端方法による放射ノイズ特性
4. ４．まとめ
5. 参考文献

第15章　半導体デバイス・回路混合（Mixed-Mode）
　　　　シミュレーションを用いたESD保護設計

1. １．はじめに
2. ２．ESD保護設計法
   1. 2.1　従来設計と問題点
   2. 2.2　シミュレーションを用いたESD保護設計
3. ３．手法の検証
4. ４．ESD保護ネットワークの最適化への応用
5. ５．ESD保護ネットワークの故障解析への応用
6. ６．まとめ
7. 参考文献

第16章　伝送部員のSIシミュレーションとEMC

1. １．はじめに
2. ２．インピーダンスの周期的変動とサックアウト
3. ３．差動線路のIntra_Pair_SKEW（IP_SKEW）の影響
4. ４．コネクタのLaunch設計の影響
5. ５．まとめ
6. 参考文献

第17章　シミュレーションを用いた高周波回路設計

1. １．はじめに
2. ２．高周波回路シミュレータ
3. ３．高周波フィルタ（LC LPF）の設計で見てみよう
   1. ステップ1：構成素子（L、C）の値の算出
   2. ステップ2：シミュレータで特性確認
   3. ステップ3：入手可能な部品への置き換え
   4. ステップ4：高周波における受動部品の特性の影響
   5. ステップ5：接続パターンと部品の大きさの影響
   6. ステップ6：調整
   7. ステップ7：試作・調整
   8. ステップ8：ばらつきの検証
4. ４． 高周波アンプの設計で見てみよう
   1. ステップ1：半導体の選定
   2. ステップ2：バイアス条件の決定
   3. ステップ3：半導体の特性確認
   4. ステップ4：バイアス回路の追加
   5. ステップ5：影響の大きな部品の追加
   6. ステップ6：特性の調整
   7. ステップ7：接続パターンなどの追加
   8. ステップ8：試作・調整
   9. ステップ9：ばらつきの検証
5. ５．シミュレータを用いる利点
6. ６．シミュレータを用いる上での注意
7. ７．シミュレータを有効活用する
8. ８．最後に
9. 参考文献

第18章　電磁界解析とEMI/EMCシミュレーションツール

1. １．まえがき
2. ２．FDTD法
   1. 2.1　FDTD法の定式化
   2. 2.2　メッシュ打ち切り手法
   3. 2.3　完全整合層
   4. 2.4　電磁界のエクステンション
   5. 2.5　FDTD法を使う場合の留意点
3. ３．モーメント法（MoM）
   1. 3.1　モーメント法の計算原理
   2. 3.2　基底関数と試験関数
   3. 3.3　行列の解
   4. 3.4　実用上の留意点
4. 参考文献

第19章　グランドプレーンからの放射ノイズシミュレーション

1. １．はじめに
2. ２．解析モデル
   1. 2.1　物理形状
   2. 2.2　解析条件
3. ３．解析結果
   1. 3.1　濠のあるモデルの放射ノイズと入力インピーダンス（モデル1・3）
   2. 3.2　濠+給電回路モデルの放射ノイズと入力インピーダンス（モデル2・4）
   3. 3.3　濠+デカップリングコンデンサモデルの放射ノイズと入力インピーダンス（モデル5・7）
   4. 3.4　濠+給電回路+デカップリングコンデンサモデルの放射ノイズと入力インピーダンス（モデル6・8）
4. ４．まとめ

第20章　シールドカバー内の線路のカップリングノイズシミュレーション

1. １．はじめに
2. ２．シミュレーションのモデル
   1. 2.1　シールドカバーのモデルの概要
   2. 2.2　Sonnetのモデルの設定
   3. 2.3　モデルの共振モード
3. ３．シミュレーション結果
   1. 3.1　天板とマイクロストリップ線路の寸法の影響の解析
   2. 3.2　絶縁層の誘電体損失とシールドカバーの導体の損失の影響
4. ４．等価回路モデル
   1. 4.1　L、C、R並列回路部分
   2. 4.2　マイクロストリップ線路の伝送線路モデル
   3. 4.3　シミュレーション結果のSパラメータから得た等価回路のパラメータ
5. ５．まとめ
6. 参考文献

第21章　モーメント法電磁解析ツールを用いたモデリングテクニックと注意点

1. １．はじめに
2. ２．モーメント法ツールのためのモデリング
   1. 2.1　構造の簡単化
   2. 2.2　解析のためのモデリング
3. ３．モデリングパラメータの解析への影響
   1. 3.1　グリッド精度
   2. 3.2　導体厚
   3. 3.3　誘電体
   4. 3.4　対称モデル取り扱いの注意点
4. ４．解析例
   1. 4.1　簡単な励振源による共振モード解析
   2. 4.2　励振方法の違いによる放射の変化
   3. 4.3　基板部とコネクタ部の配線整合の影響
   4. 4.4　解析結果
5. ５．まとめ
6. ６．次世代の解析ツール
7. 参考文献

第22章　近傍電磁界とEMIシミュレーションによる解析の実際

1. １．はじめに
2. ２．近傍電磁界と自家中毒
   1. 2.1　無線LAN通信への内部部品からの干渉
3. ３．電磁界シミュレーション技術の応用
   1. 3.1　モデリングにおけるノイズ源の特定
   2. 3.2　内臓無線LANアンテナへの液晶パネルからの干渉解析
4. ４．モーメント法電磁解析モデリングの実際
   1. 4.1　解析モデルと計算規模
   2. 4.2　さまざまな解析モデルと計算規模
      1. 4.2.1　グランドプレーンにおけるギャップのある差動線路モデル（モデル1）
      2. 4.2.2　無線LAN（802.11abg）対応アンテナモデル（モデル2）
      3. 4.2.3　無線LANアンテナ、取り付けケース付きモデル（モデル3）
      4. 4.2.4　マザーボードとメモリーカード間の差動クロック配線解析モデル（モデル4）
      5. 4.2.5　マザーボードとサブカード間のクロック配線解析モデル（モデル5）
      6. 4.2.6　基板間スタックコネクタを含むクロック信号伝送解析モデル（モデル6）
5. ５．改良型モーメント法シミュレータを用いたシステム解析
6. ６．まとめ
7. 参考文献

※本書籍は三松(株)が以前発行した同タイトルと同内容です。

【執筆者】

第1章

拓殖大学　澁谷　昇／高橋　丈博

第２章

拓殖大学　澁谷　昇／高橋　丈博

第３章

三菱電機株式会社　白木　康博
株式会社 シイエムケイ回路設計センター　中川　政雄

第４章

東芝インフォメーションシステムズ株式会社　蟹江　創造
株式会社 東芝　溝口　聡

第５章

日本航空電子工業株式会社　池田　浩昭

第６勝

株式会社 エム・イー・エル　小川　隆博

第７章

アンソフト・ジャパン株式会社　渡辺　亨

第８章

株式会社 エー・イー・ティー・ジャパン
上田　千寿／安永　高氏／清野　幹雄／田辺　英二

第９章

日本フェンオール株式会社　大久保　今朝秀／吉田　宏／久保寺　忠

第10章

拓殖大学　高橋　丈博

第11章

日本アイ・ビー・エム株式会社　藤尾　昇平

第12章

株式会社 トッパンNECサーキットソリューションズ　菊池　秀雄

第13章

キヤノン株式会社　西村　晋一

第14章

日本航空電子工業株式会社　池田　浩昭

第15章

沖電気工業株式会社　林　洋一／福田　浩一／馬場　俊祐
沖エンジニアリング株式会社　黒田　俊一／福田　保裕

第16章

日本モレックス株式会社　野田　敦人

第17章

アイラボラトリー　市川　裕一

第18章

拓殖大学　高橋　丈博／澁谷　昇

第19章

日本航空電子工業株式会社　池田　浩昭

第20章

株式会社 トッパンNECサーキットソリューションズ　菊池　秀雄

第21章

日本アイ・ビー・エム株式会社　藤尾　昇平

第22章

日本アイ・ビー・エム株式会社　藤尾　昇平

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