为啥要学EMC电磁兼容性仿真

为啥老wu要推荐你学习EMC电磁兼容性仿真?因为,学习EMC电磁兼容性仿真可以用上高配置电脑,嗯,你懂的,吃个鸡啥的把帧率推到最高都毫无压力的 😏。

老wu双十一以「学习EMC电磁兼容性仿真」的名义也整了一套主机,CPU为I9-9900KF、技嘉Z390 ITX主板、内存为金士顿3200 16GBX2组成双通道32GB,顺带还整了一块技嘉的RTX2070 Super的显卡。

「学习EMC电磁兼容性仿真」老wu这里加了标注,其实这不是一套为了跑仿真优化的配置啦,工作娱乐两不误嘛,你懂的 🙃

这套配置跑板级仿真没问题了,但系统级仿真依然得叫爸爸,CST里的「Head with Helix Antenna」例程跑了整整一个上午 😂。

对于跑仿真的性能要求,只要你内存够(8G起跳,不够的话SSD缓存来凑 ),一般的配置电脑都是可以跑仿真的,至少软件能跑起来,不影响你的仿真流程参数设置,剩下的就是完成时间的快慢问题了。

个人配电脑的话,你还需要兼顾到游戏,4K视频播放,Pr视频剪辑、AE特效啥的都会有所考虑。而如果是单位用来专门跑仿真干货赚钱的话,电脑就应该针对仿真运算进行优化,时间就是金钱嘛,配置预算不能省,还是上至强架构的U和主板才是王道,老wu写这篇文章时去Intel官网查了下,排在TOP1的至强 铂金 8180 处理器的核心数达到了28个,CPU基频2.5G,最大睿频3.8G,内存方面支持ECC,最大内存容量可到768 GB,内存通道有6条,仿真的话内存带宽比较重要,带宽足够才能把这么多的核心给喂饱,合理搭配CPU核心与内存带宽才能最大发挥效能,以其追求28核心的至强 铂金 8180,还不如上双CPU,保持每颗CPU核心配有3-6GB的内存比较合理,比如你的CPU有12个核心,则内存配置到32GB就可以了,然后上双CPU的话,一共24核心就是配64GB的内存,充分利用内存带宽。至强架构还可以支持ECC内存,虽然与非 ECC 内存相比,ECC 内存通常更昂贵,速度可能稍慢,但对于需要长时间不关机一直跑仿真的服务器来说(还有挖矿),还是有必要的,ECC内存可以减少DRAM受干扰而导致数据错误而造成系统宕机的风险。

总结一下,如果特地配电脑来跑仿真,选择上至强架构的CPU比较合理,CPU核心数比频率重要,当然频率越高越香,对于仿真运算来说,超线程技术并没有什么卵用,要实打实的核心,内存带宽越大越好,内存带宽比频率要来的重要,显卡就选NVIDIA Quadro或者Tesla,目前几大主流仿真软件只支持CUDA驱动的GPU加速运算,至于游戏显卡GeForce RTX或者GTX,有一点用但也没多大用,在三维数据呈现方面GeForce GPU有用,但在仿真过程并行运算加速方面大部分的场解器算法只认Quadro或者TeslaGPU,同时,在整个仿真流程中GPU不是总在发挥作用的,这依赖于不同的场解器的算法。

个人学习目的的话I5-9400或者I7-9700这种砍掉超线程的U比较具有性价比,仿真用不到超线程,内存16GB起跳,尽量用满内存通道,如果要玩游戏就再配块GeForce游戏显卡,用核显的话也可以跑仿真,就是出结果的快慢问题,刷刷抖音结果就出来了,不行的话就宿舍几台电脑联合起来组并行运算。

当然你会说AMD大法好,但仿真的话还是用Intel来得香,总感觉Intel在工业应用领域有隐性加成,比如软件厂商会用针对Intel处理器优化的编译器来编译他们的软件。

好了,电脑配好了,下边该聊聊如何入门EMC仿真了,先买几本业界网红大牛的书看看先 🙃

Dr. Howard Johnson (霍华德 · 约翰逊)

代表作:

俗称信号完整性黑魔书的《高速数字设计》,这本书老wu分享在博客:

https://www.mr-wu.cn/high-speed-digital-design-a-handbood-of-black-magic/

另一本是《高速信号传输》

Clayton R. Paul(克莱顿·R·保罗)

代表作:


《电磁兼容导论》这本书老wu分享在博客:

https://www.mr-wu.cn/introduction-electromagnetic-compatibility-second-edition-free-ebook/

《多导体传输线分析》Analysis of Multiconductor Transmission Lines

Eric Bogatin

代表作:

《信号完整性分析》这本书老wu分享在博客

https://www.mr-wu.cn/signal-and-power-integrity-simplified-second-edition-free-ebook/

Todd H. Hubing

老wu是在油管上看《Circuit Board Layout for EMC: Example 1-3》才第一次了解到Todd Hubing教授的,Todd Hubing教授在麻省理工学院、普渡大学和北卡罗来纳州立大学分别获得学士、硕士和博士学位; Hubing教授曾任IEEE 电磁兼容协会主席、应用计算电磁学学会董事;担任IEEE Transactions on EMC、IEEE EMC Society Newsletter以及应用电磁学等期刊的副主编,其带领的团队专业从事复杂电子系统的电磁建模、仿真与测试、诊断技术的研究,其所形成的电磁兼容专家系统等研究成果具有较高的学术水平和应用价值。

《Circuit Board Layout for EMC: Example 1-3》系列视频教程老wu已经分享到了博客里:

https://www.mr-wu.cn/circuit-board-layout-for-emc-example-1/

https://www.mr-wu.cn/circuit-board-layout-for-emc-example-2/

https://www.mr-wu.cn/circuit-board-layout-for-emc-example-3/

henry w. ott

代表作:

《电磁兼容工程》这本书的英文版老wu也有分享在博客:

https://www.mr-wu.cn/electromagnetic-compatibility-engineering-free-ebook/

马克·I·蒙特罗斯 (Mark I. Montrose)

代表作:

《电磁兼容的印制电路板设计》

这本书老wu有分享在博客:

https://www.mr-wu.cn/printed-circuit-board-design-techniques-for-emc-compliance-a-handbook-for-designers-second-edition/

他的新书《EMC Made Simple – Printed Circuit Board and System Design》老wu也入了一本,简直可以吹爆 👍

牛比的电脑准备好了,EMC领域大牛的专业书也准备得七七八八,是该动手开始开始仿真了吗?

等等,让我们先拜见祖师爷,以保平安,仿真顺顺利利 🙃

没错,也许你已经猜到,老wu要给大家介绍的祖师爷就是–詹姆斯·克拉克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell,1831年6月13日-1879年11月5日),苏格兰数学物理学家。

麦克斯韦其最大功绩是提出了将电、磁、光统归为电磁场中现象的麦克斯韦方程组。其在电磁学领域的功绩实现了物理学自艾萨克·牛顿后的第二次统一。

目前的3D EMC建模工具都是基于Maxwell 方程组的,Maxwell 方程组是所有电磁理论的基础,Maxwell 方程组能够解决任何电磁问题。

想要了解麦克斯韦的故事,可以看下老wu之前博客里发过的这篇文章:

https://www.mr-wu.cn/james-clerk-maxwell/

这本《图解直观数学译丛:麦克斯韦方程直观 中英文版 高清电子书》可以直观的让大家了解到麦克斯韦方程而不需要很高深的数学功底,可以访问老wu博客文章链接获取该书的电子档:

https://www.mr-wu.cn/a-students-guide-to-maxwells-equations-free-ebook/

而这本麦克斯韦所著的这本《电磁通论》老wu也分享在博客里了:

https://www.mr-wu.cn/a-treatise-on-electricity-and-magnetism-free-ebook/

等等,为啥要进行EMC仿真?难道真的是为了有借口去配一台高性能电脑跟队友一起吃鸡?

 

随着电子相关产品越来越复杂,而产品设计周期却不断在缩短,在设计周期的后期再来解决电磁兼容性(EMC)问题变得越来越不切合实际。在较高的频率下,通常用来计算EMC的经验法则不再适用,而且还可能容易误用这些经验法则。结果,70% ~ 90%的新设计都没有通过第一次EMC测试,从而使后期重设计成本很高,如果制造商延误产品发货日期,损失的销售费用就更大。为了以低得多的成本确定并解决问题,设计师应该考虑在设计过程中及早采用EMC仿真手段。

简单来说,就是系统很复杂,如果套用麦克斯韦方程组进行手算和依照一些经验法则来判断EMC是否合规已经变得不现实,采用计算机建模技术,以得到最优的EMC解决方案才是最佳实践,通过计算机EMC仿真建模工具可以直观的告诉我们为什么必须遵循相关的设计规则以及它们在什么情况下适用。

OK,用上EMC仿真之后,我们是不是就不用愁了,EMC仿真软件会告诉我们正确的设计解决方案?

emmm,想多了 🙃  你用仪器进行测量,仪器会告诉你有指标超标,但仪器会告诉你怎样才是正确的设计吗?显然不会,仿真亦然,只是让你试错更加方便效率更高,而且不用真的每次修改设计都要去生产一个真正的实物出来,省时省力。

最后,说说进行EMC电磁兼容仿真需要什么软件?

相关的仿真软件下载链接见这里:

ANSYS Electromagnetics Suite 19 R2 有限元电磁场仿真分析软件下载

 

CST STUDIO SUITE 2019 三维全波电磁场仿真软件下载

Advanced Design System ADS 2020 射頻、微波和信号完整性仿真软件下载

HyperLynx VX 2.5 下载安装指南

Cadence Sigrity 2019 仿真软件下载

还觉得不够?这里老wu之前发过的《PCB电磁兼容设计技术资料大放送-第一季》还有更多

PCB电磁兼容设计技术资料大放送-第一季

 

文章写得好 赏颗六味地黄丸补补

原创文章,转载请注明: 转载自 吴川斌的博客 https://www.mr-wu.cn

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4 条评论

  • Ezra Hung

    2020年1月7日

    还没配置好发烧电脑,先下载着看吧

  • 不停学习

    2019年12月9日

    确实非常好

  • decade_0809

    2019年12月4日

    发烧电脑准备好了,老吴该开堂授课了

    • xfire

      2019年12月5日

      🙃

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