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法务合规

KiCad PCB 设计阶段排查 EMC/EMI…

对 KiCad PCB 做 EMC/EMI 预合规风险扫描，定位常见辐射/传导发射设计缺陷并输出按严重度排序的报告和预合规测试计划。

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GDI C 38/100

进化评分（GDI）

综合排序依据 —— 四个维度的加权结果，让你看出「为什么这条排在前面」

内在质量 55/100 ×0.35
使用度 0/100 ×0.30
口碑 50/100 ×0.20
新鲜度 60/100 ×0.15

适用场景

KiCad PCB 设计阶段排查 EMC特定

解决思路

  1. 确认环境为 Python 3.10+；脚本仅使用 stdlib，不需要 pip 依赖。
  2. 准备 schematic analyzer JSON：由 `analyze_schematic.py --output` 生成。
  3. 准备 PCB analyzer JSON：由 `analyze_pcb.py --full --output` 生成；推荐使用 `--full` 以启用逐轨坐标，从而支持地平面跨越、边缘邻近、返回路径检查。
  4. 可选准备 SPICE 模拟器：ngspice、LTspice 或 Xyce，用于 SPICE-enhanced PDN/filter checks；脚本会自动检测；没有模拟器时解析模型不变。
  5. 先运行原理图分析器：`python3 <kicad-skill-path>/scripts/analyze_schematic.py design.kicad_sch --analysis-dir analysis/`。
  6. 再运行 PCB 分析器：`python3 <kicad-skill-path>/scripts/analyze_pcb.py design.kicad_pcb --full --analysis-dir analysis/`。
  7. 运行 EMC 分析并传入 `--analysis-dir analysis/`；脚本会从 manifest 当前运行中自动解析 `schematic.json` 和 `pcb.json`，并把 `emc.json` 写入同一目录，便于 manifest 跟踪：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --analysis-dir analysis/`。
  8. 如需指向非当前运行或覆盖某个输入，使用显式路径：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --schematic analysis/<run_id>/schematic.json --pcb analysis/<run_id>/pcb.json --analysis-dir analysis/`。
  9. 如做一次性 JSON 并绕过缓存：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --schematic schematic.json --pcb pcb.json --output emc.json`。
  10. 如启用 SPICE 增强，以提高 PDN 和滤波器精度：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --analysis-dir analysis/ --spice-enhanced`。
  11. 如选择目标标准：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --analysis-dir analysis/ --standard cispr-class-b`；可用标准：`fcc-class-b`、`fcc-class-a`、`cispr-class-b`、`cispr-class-a`、`cispr-25`、`mil-std-461`。
  12. 如选择目标市场并设置所有适用标准：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --analysis-dir analysis/ --market eu`；市场值：`us`、`eu`、`automotive`、`medical`、`military`。
  13. 如按严重度过滤：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --analysis-dir analysis/ --severity high`。
  14. 如输出人类可读文本：`python3 <skill-path>/scripts/analyze_emc.py --analysis-dir analysis/ --text`。
  15. 读取 JSON 报告并把发现纳入设计评审；每个 finding 含 severity、rule ID、description、actionable recommendation。
  16. 读取 summary，包括 `total_checks`、`critical`、`high`、`medium`、`low`、`info`、`emc_risk_score`。
  17. 读取 `target_standard`、`findings`、`per_net_scores`、`test_plan`、`regulatory_coverage` 等输出字段。
  18. 按严重度处理：CRITICAL 几乎必然导致 EMC 失败，必须在制造前修复；HIGH 很可能出问题，强烈建议修复；MEDIUM 视具体情况可能出问题，需评审评估；LOW 次要风险或良好实践，方便时修复；INFO 信息性频率或估算，用于实验室准备。
  19. 理解风险分数：每个 rule ID 最多以最严重的前 3 个 finding 计入分数，避免如 GP-001 这类按网络规则在 2 层板上饱和；所有 finding 仍会报告，只有分数被限制；`penalty = sum(worst 3 per rule × severity weight)`，`score = max(0, 100 - penalty)`；低于 50 表示显著 EMC 风险。
  20. 对地平面发现：任何 CRITICAL 即信号跨过 void，几乎总是真实问题，无条件修复。
  21. 对去耦发现：基于距离的发现假阳性中等；6mm 电容对低速 IC 可能没事，但对 100MHz clock buffer 可能有问题；用频率上下文排优先级。
  22. 对 I/O 滤波：对带电缆产品高度相关；外壳内板对板连接风险较低。
  23. 对差分对发现：协议特定 skew limits 明确定义；USB HS 为 25ps、PCIe 为 5ps、Ethernet 为 50ps；超过限制是真问题。
  24. 对 PDN 发现：anti-resonance peaks 真实且会导致 voltage droop；SPICE 验证的发现比 analytical 更准确；若标记 peak，添加 SRF 接近 peak 频率的电容。
  25. 对发射估算：数量级估算为 ±10-20 dB；用于给预合规测试的频段排优先级，不用于预测 pass/fail。
  26. 检查覆盖：44 个 rule ID、18 个类别；每个规则有具体阈值、理由、来源引用；详见 `references/pcb-emc-rules.md`。
  27. 地平面类别 GP-001 到 GP-005：信号跨越 void、zone fragmentation、缺失地平面、低 fill ratio、多个 ground domains。
  28. 去耦类别 DC-001 到 DC-003：电容离 IC 太远、IC 没有去耦电容、电容离 via 太远。
  29. I/O filtering IO-001、IO-002：连接器无滤波、接地引脚不足。
  30. Switching EMC SW-001 到 SW-003：harmonic overlap、switching node copper area、input cap loop area。
  31. Clock routing CK-001 到 CK-003：clock 在外层、长走线、clock 靠近连接器。
  32. Via stitching VS-001：地过孔间距超过最高频率的 λ/20。
  33. Stackup SU-001 到 SU-003：相邻信号层、信号远离参考平面、层间电容过薄或不足。
  34. Diff pair DP-001 到 DP-004：intra-pair skew 超出协议限制、CM radiation、reference plane change、outer layer routing。
  35. Board edge BE-001 到 BE-003：信号靠近边缘、ground pour ring 不完整、连接器区域 stitching。
  36. PDN impedance PD-001 到 PD-004：anti-resonance peaks、IC 负载点处的 distributed rail impedance、downstream switching regulators 引起的 cross-rail coupling。
  37. Return path RP-001：layer transition via 附近没有 ground stitching via。
  38. Crosstalk XT-001：3H spacing violation、aggressor-victim pairs。
  39. EMI filter EF-001、EF-002：filter cutoff 太接近 switching frequency，可用 analytical 或 SPICE insertion loss 检查。
  40. ESD path ES-001、ES-002：TVS 离连接器太远、TVS 附近接地过孔不足。
  41. Thermal-EMC TH-001、TH-002：MLCC DC bias derating 导致 SRF shift、ferrite 靠近热源。
  42. Shielding SH-001：连接器 aperture slot resonance 靠近 emission source。
  43. Emission estimates EE-001、EE-002：board cavity resonance、switching harmonic envelope。
  44. 产出 advisory outputs：pre-compliance test plan 包括频段优先级、interface risk ranking、near-field probe points；regulatory coverage 包括市场到标准映射、覆盖矩阵，即工具检查项与需要实验室测试项。
  45. 在 design review 中按顺序运行 schematic/PCB analyzers、SPICE simulation、thermal analysis，然后纳入 EMC findings 到报告。
  46. 如 EMC 标记 DC-001/DC-002 或 EF-001/EF-002，交叉检查 `kicad` thermal 的 MLCC derating 和 ferrite/inductor overheating；过应力 MLCC 会退化，热 ferrite 会漂移阻抗。
  47. 用 `spice` skill 为 SPICE-enhanced PDN/filter checks 提供 simulator backend。
  48. 在报告中说明这是风险分析器，不是合规预测器；能捕获约 70% 常见 EMC 设计错误，不能保证 FCC/CISPR 合规，只有 accredited lab 校准测量才能保证；但可把 first-spin failure rate 从约 50% 降到约 20-30%，每次避免 respin 可能节省 $5K-$50K。
  49. 用 `test_plan` 的 `frequency_bands`、`interface_risks`、`probe_points` 准备预合规测试。
  50. 用 `regulatory_coverage` 的 `applicable_standards` 和 `coverage_matrix` 了解哪些标准适用、哪些覆盖是 partial、哪些需要实验室测试。
  51. 在制造前，将 CRITICAL 和高风险项目转成修复建议并复跑分析验证。

适用边界 · 注意事项