PCB设计中的五个关键性建议

PCB设计的并非易事，虽然目前EDA软件可自动执行电路板设计，但这仍然需要扎实的知识。

处理器的时钟频率通常较高，技术系统较小，功能更广泛。PCB电路板必须顺应这一趋势。虽然PCB曾经只是单纯的电路载体，对设备本身的创新和功能贡献不大，但如今它已成为一种复杂的组件，通常使技术解决方案成为可能。

同时，电子组件的许多物理要求要求PCB板开发人员具有广泛的跨学科专业知识，以确保信号完整性，稳定的电源，热弹性和可靠性。从单面板到多层板再到特殊技术的大量电路板类型，也需要必要的专业知识。以下概述了PCB设计中的五个建议，它们与过去的EDA方法有所不同。

层结构描述了用于制造多层电路板各个层的材料。这些层由铜箔和FR-4绝缘材料组成，每个都有不同的高度和电气特性。例如，如果要更换两个电路板之间的电缆连接，则可以使用刚性-柔性印刷电路板来完成，其中柔性区域将替换电缆。

组件可以作为嵌入式组件埋入PCB电路板中，从而减少了空间需求并提高了可靠性。可以通过铜层的表面特性和各个层之间的间距设置用于高速数据传输的阻抗，并且在大电流应用中，可以在电路板上以更大的厚度铺设铜。

1、层结构决定了设计的成功

不能孤立地看待所有这些方面。并非所有材料都可以相互结合，也不是每个PCB制造商都有所有材料库存。在开始项目之前，建议与电路板制造商进行技术交流，后者将在以后制造电路板。即使有特殊要求或数量很大，也有必要直接与PCB制造商谈谈材料选择或收益分配方面的优化潜力。可以针对成本和制造技术方面的技术要求优化层结构。

对于小批量和中型需求，电路板制造商会提供许多模板（叠层模板），这些模板用于标准材料的层结构。在这些模板中已经指定了材料特性和层高，并且标准化减少了技术查询的数量，并缩短了成品电路板的交货时间。

2、运行良好的库是成功的保证

过去，电子元件的符号和封装都存储在一个库中，以便更快地绘制电路图和铜结构，以便重复使用元件。如今，将这些几何元素也与组件的3D模型和数据库中的元数据链接起来很有用。现代布局工具可以使用3D信息生成3D视图，以便可以虚拟识别与外壳部件或其他电路板的可能碰撞。

开发人员可以使用该数据库快速选择其电路元件，并根据参数（例如电气特性，成本，库存，许可（UL，RoHS，REACH）以及元件停产或延长交付时间和分配的潜在风险）对其进行过滤。组件数据库已经经常链接到商业商品管理系统和外部信息平台。这样就可以电子评估组件制造商随每次更改发布的更改通知（PCN，产品更改通知）。

进行重大更改后，将导致该组件的新零件号。零件清单还可用于指定在哪个产品中安装了哪个库组件，以及必须在哪里进行召回或重新设计。新的组件，审批流程和变更可以通过工作流以受控方式分发给多个人，并与ERP，PLM或商品管理软件集成。

3、记录电路图并模拟关键区域

创建原型并使用采样组件进行测量所需的时间和成本需要修改开发方法。正如可以在机械设计中虚拟地模拟汽车的复杂碰撞测试一样，也可以模拟处于开发阶段的电气组件的某些方面。可以使用PSpice分析模拟电路元件和寄生特性，例如电感，耦合和电容。

印刷电路板上的高数据传输速率意味着信号边缘非常陡峭。这在相同程度上对信号完整性提出了很高的要求。可以使用布局的模型或提取非常精确地模拟阻抗跳跃和串扰。此处使用特殊的求解器，该求解器考虑了一致性测量中所需的接口（如PCI Express或DDR4内存）的所有参数。

较低的电源电压可延长电池寿命，但会使电路板上电源的稳定性非常困难。使用功率树，可以将供电系统中的所有元件记录在电路图中，从而可以正确确定系统分支的功率。一旦创建了布局，就可以在电源完整性仿真中分析和优化负载和阻塞电容器的物理特性和位置。

在仿真中，可以考虑电流密度和自热直至稳态的相互作用，而且还应考虑不同的环境温度和组件内部的最大允许温度。针对信号完整性和电源完整性进行了稳健设计的PCB设计也明显不易受到电磁干扰的影响。通过虚拟控制和优化，EMC实验室中的测试更少，重新设计的次数也更少。

4、约束管理器确保游戏规则正确

要遵守的设计规则数量正在迅速增加。如今，具有成千上万条要遵守的规则的PCB设计已经很普遍，并且如果没有软件支持，就无法有效地实施。聪明的布局系统具有带有集成设计规则检查的约束管理器。可以将设计规则分配给组件的元素，即组件，连接网络或铜表面。约束管理器的粒度在这里很重要，以便专门指定一般设计规则的特殊情况和例外，并在设计审查期间进行验证。

此外，可以将复杂规则集（例如，用于DDR3内存拓扑的规则集）保存在库中。如果要使用这种拓扑，则可以为规则集分配数百个详细信息，以便分配所有规则，例如阻抗，最小和最大线长，过孔数量或最大层更改数量。通过此分配，PCB编辑器可以了解规则，并可以在布线过程中将其与布局进行比较。如果开发人员违反了规则，则类似于字处理中拼写更正的错误标志会实时将其告知违规。这使您可以立即对错误做出反应并消除它。

5、DFM规则集可确保可制造性

通常将PCB布局作为Gerber文件输出，然后使用华秋DFM软件检查所有数据的可制造性。然后，根据华秋DFM给出的建议略微更改设计，提升PCB设计数据的可制造性。

为了帮助行业降低PCB设计成本，华秋将原本只用于企业内部检测的DFM软件公开。通过华秋提供的免费DFM软件，电路板开发人员可以利用华秋DFM软件给出的建议更好的优化PCB设计。减少设计过程中的缺陷，降低PCB的制造成本，提升PCB制造效率。