多板電子電路設計規則

2020-03-23

有阻值的規劃能讓電子電路設計事半功倍。以設計規則為例，許多電子電路設計工程師傾向于在每個(gè)新電路板中使用新的設計規則，而不是依賴(lài)于統一的規則。下面介紹多種規則，以提高多板電子電路設計規則的效率。

多板電子電路設計規則：一致性和庫管理

經(jīng)常為每個(gè)正在進(jìn)行的新項目從頭創(chuàng )建電子電路設計規則。這可能是因為設計部門(mén)沒(méi)有制定可重復使用規則的流程，或者是因為電子電路設計人員只是選擇不這樣做。無(wú)論哪種方式，它都表明需要進(jìn)行更新以提高 效率和一致性的設計工作流程。如果不進(jìn)行改進(jìn)，此工作流程可能會(huì )導致花費大量額外的時(shí)間和精力，以及由于不一致導致的繼承問(wèn)題。

就多塊電路板的設計規則而言，每種設計最終都有不同的規則。通常期望設計人員應該充分了解規則，以便他們在每個(gè)設計中始終輸入相同的值。即使他們的記憶是正確的，也總是有輸入錯誤的機會(huì )。

沒(méi)有一致性，作為整個(gè)系統一部分的多個(gè)電路板最終可能會(huì )被檢查為不同的規則。在同一制造面板上使用不同的板的情況下，這可能是一個(gè)更大的問(wèn)題。如果不同設計之間的一層結構不同，則可能導致制造延遲，不良構建以及完整的重新設計。

簡(jiǎn)化多個(gè)電路板設計規則的創(chuàng )建的好辦法是保存和管理這些規則，以備將來(lái)使用。原理圖符號，仿真模型，設計約束，PCB尺寸和STEP模型都包含在某種我們稱(chēng)為庫的結構中。庫可以像用于存儲數據的中央文件目錄一樣簡(jiǎn)單，例如將東西扔進(jìn)存儲桶中，也可以是具有多個(gè)目錄位置和鏈接的復雜系統。

無(wú)論你如何設置CAD庫，都沒(méi)有理由不能以相同的方式保存電子電路設計規則集。為了成功管理設計規則的“庫”，你應該將三種基本實(shí)踐整合到系統中：

位置：建立一個(gè)位于所有用戶(hù)都可以訪(fǎng)問(wèn)的服務(wù)器中央的位置。設計規則和其他類(lèi)型的數據通常保存在某人的個(gè)人計算機上，以備后用。這會(huì )限制其他人的訪(fǎng)問(wèn)，并且保存的文件被更改或刪除的可能性更大。

命名約定：以一種易于他人識別的方式命名保存的文件。日期，描述和工作編號都是文件名的理想選擇。

限制寫(xiě)權限：盡量提出一種方法，使設計團隊成員可以將其文件保存到該位置，但是一旦將文件保存在該位置就不能對其進(jìn)行編輯。發(fā)現六層板的設計規則自從你上次使用以來(lái)已經(jīng)發(fā)生了變化，真是令人沮喪。設計團隊成員可以始終將這些規則復制到新文件中，進(jìn)行更改，然后以新名稱(chēng)保存。

設計數據存儲系統到位后，開(kāi)始使用它來(lái)保存這些文件。

多電路板約束，測試和系統級完整性

即使只有一塊電路板都可以工作，信號完整性和電源完整性也是電子電路設計的關(guān)鍵因素，需要非常仔細地考慮。與現今的多板系統相比，有了更簡(jiǎn)單的電源，更少的干擾組件以及更短的信號傳播距離，考慮的范圍就大大減少了。

系統級信號完整性和EMI

確保適當的多板信號完整性（SI）的好方法是擁有可靠且準確的SI分析和仿真工具，以在過(guò)程的每個(gè)步驟中與你的設計一起工作。同時(shí)具有高速和低速信號可以交互固然值得你的SI問(wèn)題，在已經(jīng)與所有這些活性成分的串擾的可能性較大的頂部。有鑒于此，由于高速信號之間的相互作用，多板設計幾乎總是會(huì )面臨更大的EMI風(fēng)險。

鑒于該工具可以為你提供幫助，或者通過(guò)你的知識來(lái)增強其功能，可以將模擬信號和數字信號分開(kāi)，具有智能的走線(xiàn)路由（意味著(zhù)電路中沒(méi)有直角走線(xiàn)），并使信號和返回電流緊密耦合，大大減輕了對EMI的擔憂(yōu)。

設計分區和多板成本分析

基于目的和功能對組件進(jìn)行物理分組可以在許多因素中實(shí)現更高的安全性。此過(guò)程稱(chēng)為PCB分區，它允許多板設計將子系統視為一組組件。

適當的PCB分區可通過(guò)以下方式簡(jiǎn)化時(shí)間并提高成本效益：

1、模塊化，或將標準化單元合并到更大的多個(gè)產(chǎn)品設計中。

2、電路板間距和實(shí)際將電路安裝在機柜中的距離。

3、創(chuàng )建更便宜，更小巧的電路板以連接到主板，而不是安裝在昂貴的多層板堆疊中。

4、通過(guò)在多板設計中分離模擬電路和數字電路來(lái)實(shí)現EMI。

PCB約束管理和多電路板協(xié)助

許多約束管理器將配備完成工作所需的阻抗，疊層，網(wǎng)絡(luò )和平面選項，而好的約束管理器還可以考慮組件清單和參數，這將使多板設計更易于管理，尤其是當你處理每個(gè)板上的數千個(gè)獨立組件時(shí)。

管理網(wǎng)絡(luò )類(lèi)別，設置散熱要求并能夠快速調整約束中的散熱規范，以及處理信號資格，都是多板約束管理器的負責部分。

多電路板系統架構和電子電路設計工具

在多板系統中管理連接器對于系統的整體完整性至關(guān)重要。盡管你可能已對所有內容進(jìn)行了適當的規劃，但確定連接器在外殼環(huán)境中的處理方式，無(wú)論你是垂直堆疊還是水平堆疊的電路板，并考慮潛在的腐蝕（環(huán)境，電化，電解等），都可以在確定適合你設計的連接器時(shí)至關(guān)重要。

考慮到連接器，需要在布局的整個(gè)階段進(jìn)行仔細的管理，如果還沒(méi)有足夠的考慮，你可能會(huì )更加注意設計規則和約束管理器。這個(gè)工具為我節省了很多時(shí)間，而經(jīng)過(guò)漫長(cháng)的重新路由后，我以各種顏色的線(xiàn)條看到了世界。我沒(méi)有足夠的精力進(jìn)行最終檢查，例如通過(guò)阻抗值進(jìn)行檢查。

當設計規則開(kāi)始在電子電路設計工具中使用時(shí)，它們并不是最容易使用的東西。你通常必須瀏覽多個(gè)菜單并填寫(xiě)幾種不同的表格。通常，這些系統沒(méi)有可靠的方法來(lái)保存信息，或者如果保存的話(huà)，將保存在未格式化的文本文件中。但是時(shí)代已經(jīng)改變了。

如今的電子電路設計系統通常具有設計規則和約束，可通過(guò)電子表格類(lèi)型實(shí)用程序進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)。另外，這些規則和約束通常與設計系統中的其他功能相關(guān)。例如，阻抗計算器可以將其值直接輸入到規則和約束中，而不必手動(dòng)輸入所有數據。