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智能PCB电路板设计软件的意义


是否想避免印刷电路板设计中的最终错误?新的设计工具可帮助您克服这些陷阱。
如今,印刷电路板(PCB)设计人员正在应对一系列新的挑战,包括更大的电子和机械设计复杂性,更严格的约束和规则,以及对瞬息万变的供应链保持领先的需求。这些问题和其他新出现的问题可能会导致额外的设计旋转,从而增加工程成本并延迟产品推出,最终使您付出金钱。
领先的PCB设计工具通过提供解决设计过程中这些以及其他方面的问题的前期设计智能,正在帮助解决这些问题。可以在设计过程的早期建立规则和约束,从而减少了在设计过程后期对潜在的昂贵更改的需求。 
电气设计与机械设计的集成度越来越高,例如,可以将更改从机械计算机辅助设计(MCAD)环境推向电气计算机辅助设计(ECAD)环境,反之亦然。然后后,嵌入式组件管理系统使设计人员可以随时了解可用性,交付和价格。
PCB设计工具必须提高自动布线
组件的放置和布线是PCB设计工具提供的原始功能,而这些功能对于当今的设计师仍然至关重要。当今先进的设计工具通过交互式布线来沿光标路径放置布线部分,实现在障碍物上推动或行走,并自动跟随现有连接,从而帮助较大化布线效率和灵活性。光标引导的布线使围绕障碍物的复杂手动布线变得快速,轻松和直观。用鼠标创建路径,交互式布线器会尝试根据该路径放置轨道。图1显示了如何在光标移动引导的情况下快速创建复杂的路线。左图显示了一条正常的最小长度的路线,中图显示了光标路径,星号表示单击位置以提交路线的各个部分。正确的图像是最终的布线。尽管是一个极端的示例,但它显示了放置多个轨道所需的布线提交数量。

图1.显示的是交互式布线路径的示例
在新的PCB设计系统中,元器件放置是另一个已实现实质性改进的领域。例如,您是否曾经浪费时间试图在电路板上布局中寻找一个组件,却发现它相对于原理图设计而言位于完全不同的位置?
交叉选择组件的放置可以节省时间,因为可以按照特定的顺序选择原理图上的特定组件,然后按照选择的顺序将这些组件放置在电路板上。这有助于使您的设计紧密对齐和井井有条,并且将来可以轻松进行编辑。
在设计过程中尽早建立规则和约束
随着功能,功耗和信号速度的提高,同时外壳的缩小,设计规则变得越来越严格,更难管理。新的PCB设计软件通过使设计人员能够在设计过程的早期设置规则和约束来帮助应对这一挑战。它可以确保设计的逻辑和物理完整性,并较大程度地减少以后的更改需求。可以在工作时实时运行针对任何或所有已启用设计规则的检查,也可以作为批处理检查并在消息面板中列出结果,也可以在生成的报告中进行实时检查。每个布线板上都应使用此功能,以确认已遵守最小间隙规则,并且没有其他违反设计的行为。随着典型PCB中层数的增加,定义,管理和记录层堆栈也已成为更为关键的问题。柔性PCB的出现增加了这一挑战,柔性PCB由一系列刚性和柔性层组成,可以折叠以适合不同形状的外壳(图2)。这些铜层以及将它们隔开的绝缘材料层在设计环境中定义。

图2.该板定义了13个层,其中包括两个刚性层和一个柔性层。
正在开发新的层堆栈管理工具,以在单个PCB设计中创建多层堆栈,从而简化了定义刚柔PCB的任务。第一步是定义PCB的整体形状。接下来,设计人员定义一组主层,包括刚柔设计中需要的所有层。设计人员可以定义多层堆栈,其中每个堆栈仅包含PCB的每个刚性和柔性区域所需的层。在每个子堆栈应用的地方建立了不同的刚性和柔性区域。最终,设计人员生成了制造刚挠性PCB所需的详细输出制造和文档文件。
机械集成需要扩展到超越交换文件格式
由于设计复杂性的提高和外壳尺寸的减小,包装和电子组件的集成度比以往任何时候都更加紧密。手动导入和导出中性文件格式受此过程的耗时性以及将3D MCAD数据移入2D PCB设计环境时可能发生的数据丢失的限制。

图3.此处,在MCAD和ECAD设计环境中显示了相同的组件。(点击图片放大。)
先进的PCB设计系统通过自动化在MCAD和ECAD环境之间推动更改元件放置,电路板形状,安装孔等的过程来应对这一挑战(图3)。详细的注释和修订历史记录准确显示了对设计所做的更改,并且MCAD和ECAD设计人员均具有接受或拒绝更改的能力。板组件可以通过包括的铜几何形状导出到机械设计者的环境中,从而可以执行详细的热,振动和其他模拟。
克服零件选择困难
当您经过电子工程师的办公桌时,您可能会发现一堆最喜欢的供应商提供的组件目录。这些目录通常是陈旧的,因为工程师会定期查阅它们,以搜索所需的电路组件并回答诸如“哪些零件可用?”的问题。“他们提供什么功能?” “他们的规格是什么?” “它们要花多少钱?” 和“可以多快交付?”这种方法的问题在于,花大量时间在目录间进行分页,并且经常使目录中的数据过时。最坏的情况是直到设计周期后期才发现问题,并最终影响产品交付进度。
先进的PCB设计系统可以通过直接连接到供应商的Web服务来帮助解决此问题,从而有可能在供应商的在线产品目录中进行搜索,以确保搜索中生成的信息是新的。这些实时数据(参数信息,数据表链接,价格和库存信息等)可以立即纳入设计中,从而节省了手动输入数据所需的时间。实时链接可以并入设计中,以便在更改供应商的在线目录时自动更新信息。
设计人员还可以选择在进行此类更改时得到通知,以便他们采取措施避免对供应链造成干扰。此外,他们可以指定替代零件选择,以较大程度地灵活应对动态的供应环境。如果主要零件不可用或通过规格更改不兼容,则主要零件和替代零件的选择将自动交换。
结论
当今设计的更大复杂性,加上较小的外壳和供应链中的动荡,在整个设计过程中都可能出现问题。特别是在后期出现的问题可能会导致成本超支和交付延迟。传统的PCB设计工具是在PCB设计过程变得更简单的时代开发的,在解决这些问题方面有很多需要改进的地方。先进的PCB设计工具通过在布线和组件放置,设计规则和约束的定义,ECAD / MCAD协同设计以及供应链管理等领域提供前期智能,从而提供了实质性的改进。这些帮助PCB设计人员克服了当今的设计难题并避免了后期问题。
2021-02-23
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