更低成本做好pcb板設計與布局

pcb板(ban)設(she)計(ji)的(de)(de)(de)主要(yao)趨勢之一是逐(zhu)漸(jian)向開源硬(ying)件模型和控(kong)制系統發(fa)展。另一個主要(yao)趨勢是開發(fa)板(ban)的(de)(de)(de)爆(bao)炸性增長。印刷電(dian)路板(ban)設(she)計(ji)工(gong)具正被應用到越來越多的(de)(de)(de)開發(fa)板(ban)設(she)計(ji)中。這篇(pian)文章將告訴你在過(guo)去的(de)(de)(de)25年里，該行(xing)業是如何實現低(di)成(cheng)本(ben)印刷電(dian)路板(ban)設(she)計(ji)和布(bu)局的(de)(de)(de)。

隨著pcb板設計越來越常(chang)用(yong)于現有的開(kai)發板，而子板被用(yong)于驅(qu)動液壓裝置和(he)伺服(fu)馬達或根據光、運動和(he)聲音執行(xing)任(ren)務，印刷電路板設計趨勢逐漸(jian)趨向于開(kai)源硬件(jian)模式(shi)和(he)控制系統。

pcb板設(she)計的(de)另(ling)一(yi)個(ge)主(zhu)要(yao)趨勢(shi)是開發(fa)板的(de)爆炸性增長(chang)。2013年10月，對世界各地的(de)pcb板設(she)計師進行了一(yi)項調查，包(bao)括來(lai)自42個(ge)不同(tong)國(guo)家的(de)專(zhuan)業工程師。

調查結果顯示，近2/3的受訪者(64%)認為開發板在一定程度上降低了他們對定制pcb板設計的需求。從表面上看，這一結果威脅到pcb板設計的發展，但實際情況是印刷電路板設計工具正被越來越多的開發板設計所應用。

然而，自誕生以來，印刷電路板的設計并沒有發生根本性的變化。pcb板設計領域的創(chuang)新技術(shu)一直(zhi)專(zhuan)注(zhu)于(yu)降低(di)開發板(ban)的成(cheng)本(ben)和縮短開發時間，但(dan)印刷電(dian)路(lu)板(ban)布局一直(zhi)基本(ben)保持不變，只改變所用的元件和產(chan)品性能(neng)——這也是(shi)大(da)多數設計復雜性的根本(ben)原因。

面(mian)對(dui)激烈的(de)競爭環境，縮(suo)短(duan)產品(pin)設(she)計(ji)周期對(dui)工(gong)程(cheng)師(shi)(shi)和(he)管(guan)理者來(lai)說(shuo)至關重(zhong)要(yao)。許(xu)多(duo)公(gong)司最關心的(de)問題之(zhi)一是:工(gong)程(cheng)師(shi)(shi)如何獲(huo)得(de)(de)能(neng)夠縮(suo)短(duan)產品(pin)上市時間和(he)降低設(she)計(ji)成本的(de)開發(fa)(fa)工(gong)具，從而應(ying)對(dui)日(ri)益復雜(za)的(de)pcb板設(she)計(ji)。設(she)計(ji)周期在產品(pin)投放市場的(de)時間起(qi)著決定性(xing)的(de)作用，印刷電路板布局(ju)經(jing)常用來(lai)彌補初始設(she)計(ji)過程(cheng)中(zhong)的(de)延(yan)遲(chi)。此外，由于(yu)制造商的(de)工(gong)作場所和(he)設(she)計(ji)團隊分布在世(shi)界各地(di)，不(bu)難想象(xiang)獲(huo)得(de)(de)最佳(jia)開發(fa)(fa)工(gong)具有多(duo)困難，這使得(de)(de)多(duo)個(ge)設(she)計(ji)團隊和(he)產品(pin)上市時間具有挑(tiao)戰性(xing)。

為了應(ying)對這(zhe)些(xie)挑戰，制造商迫切需要能夠利用現有資源(yuan)的開(kai)發(fa)(fa)工(gong)(gong)具(ju)，包括允(yun)許互操(cao)作性(xing)(xing)的人力和計算機工(gong)(gong)具(ju)。這(zhe)些(xie)開(kai)發(fa)(fa)工(gong)(gong)具(ju)簡(jian)單(dan)易用，具(ju)有可擴展性(xing)(xing)，并且(qie)可以連接(jie)設計過程(cheng)中其他(ta)耗時的設計階段。工(gong)(gong)程(cheng)師(shi)經常提到的pcb板設計工(gong)(gong)具(ju)的性(xing)(xing)能包括:

 提供未定義的(de)漸進學習曲(qu)線>“在不犧(xi)牲(sheng)生產率的(de)情況下，可(ke)以在同一個項目中(zhong)安(an)排(pai)多個設計師。”

 為密集任務提供(gong)理想的(de)即插即用(yong)模式，以(yi)提高生產率

 支持世界各地的用戶實時(shi)協作

 在設(she)計過程的每個階(jie)段，可(ke)以動員多學科技術專家進行開發和設(she)計，而(er)不犧牲生產能力。 

 電子(zi)行業高端(duan)市場上(shang)的(de)一(yi)些產(chan)品(pin)可(ke)用于分析(xi)設計人員的(de)實際設計、芯片內部工作方式以及芯片對其外圍產(chan)品(pin)的(de)反應。對工程師來(lai)說，問題是他們如何能以最少的(de)努力和最少的(de)錯誤(wu)達到這(zhe)一(yi)步……沒有任何運氣。

 雖然市場上有大(da)量的(de)(de)商(shang)業(ye)產(chan)品(大(da)部分都(dou)很(hen)貴(gui)，非(fei)常貴(gui))，但(dan)只有少(shao)數產(chan)品的(de)(de)價格可(ke)以接受……它們不僅結合了強大(da)的(de)(de)功(gong)能(neng)，而且提供了非(fei)常低的(de)(de)啟(qi)動許(xu)可(ke)成(cheng)本(ben)(ben)。產(chan)品的(de)(de)可(ke)用(yong)性(xing)和其他特性(xing)變得越來越重要，可(ke)以有效(xiao)地加速(su)復雜(za)的(de)(de)設計(ji)(ji)，降(jiang)低設計(ji)(ji)的(de)(de)初(chu)始成(cheng)本(ben)(ben)。

 調查還調查了工程師在選擇pcb板設計軟件(jian)(jian)時優先考慮的(de)因(yin)素，如價格(ge)、功(gong)(gong)(gong)能(neng)、易用(yong)(yong)性、服務支(zhi)持等(deng)。調查結果(guo)清楚地表(biao)明(ming)，大多(duo)數(shu)設計(ji)工程(cheng)師(shi)在購買設計(ji)工具(ju)時更(geng)注重功(gong)(gong)(gong)能(neng)而不是價格(ge)，60%的(de)受訪(fang)者(zhe)認為(wei)功(gong)(gong)(gong)能(neng)是一(yi)個“極其重要”的(de)因(yin)素。它一(yi)直(zhi)在為(wei)用(yong)(yong)戶(hu)提(ti)供超(chao)級功(gong)(gong)(gong)能(neng)的(de)產品，但每一(yi)代軟件(jian)(jian)產品都(dou)越來越難以滿足用(yong)(yong)戶(hu)的(de)需(xu)求。工程(cheng)師(shi)需(xu)要的(de)是一(yi)種軟件(jian)(jian)產品，它不僅能(neng)優化設計(ji)時間，還能(neng)為(wei)他們(men)創造(zao)更(geng)多(duo)的(de)創新和測(ce)試時間。

 EAGLE受(shou)到(dao)全世界工程(cheng)師的喜愛，廣泛用于從開源硬(ying)件到(dao)各種協作項目的開發，包括電(dian)動汽(qi)車、方程(cheng)式賽車、納米衛星(xing)、商(shang)業月球漫步等項目。鷹的成功秘訣在于它(ta)不僅適(shi)合初學者，而且可以滿足高級用戶(hu)的需求。它(ta)可以為他們提供多(duo)種選擇，從而大(da)(da)大(da)(da)縮(suo)短設計和測試(shi)過程(cheng)時間。

 市場為Linux、蘋果機和視窗系統提(ti)供了大量完全(quan)免費的(de)開發工(gong)具。當需要(yao)節約(yue)成(cheng)本時，工(gong)程師購買開發工(gong)具的(de)基礎(chu)是什(shen)么？

 支(zhi)持功能(neng)擴展

 具體來說，模擬、數(shu)(shu)據輸入(ru)和輸出(chu)以(yi)及定(ding)(ding)制(zhi)命令是通(tong)過用(yong)(yong)戶語言程(cheng)序(ULP)執行的(de)(de)(de)。鷹(ying)用(yong)(yong)戶一(yi)直在(zai)努(nu)力實現突破(po)性(xing)創新，并通(tong)過使用(yong)(yong)數(shu)(shu)百個ULP來提(ti)高軟(ruan)件(jian)的(de)(de)(de)多功能(neng)性(xing)。例如，新引入(ru)的(de)(de)(de)EAGLEUp3D設(she)(she)(she)計轉換器使工程(cheng)師能(neng)夠(gou)從(cong)Eagle導出(chu)2D布局圖，并將(jiang)其導入(ru)谷歌(ge)草圖(GoogleSketchUp)，從(cong)而創建精確的(de)(de)(de)3D原型(xing)仿真圖。這使用(yong)(yong)戶能(neng)夠(gou)將(jiang)多個電路板集成(cheng)到同一(yi)個型(xing)號中，使他(ta)們能(neng)夠(gou)檢測未對準的(de)(de)(de)連接器和大尺(chi)寸(cun)組件(jian)之間的(de)(de)(de)“碰撞”，同時(shi)也使他(ta)們能(neng)夠(gou)測量(liang)設(she)(she)(she)備周圍(wei)的(de)(de)(de)氣流以(yi)及測試和安(an)裝點的(de)(de)(de)可用(yong)(yong)性(xing)。這些在(zai)設(she)(she)(she)計共享和開發以(yi)及重新評估系(xi)統級問(wen)題中特別有(you)用(yong)(yong)。鷹(ying)也可以(yi)從(cong)其他(ta)制(zhi)造商進口機械格(ge)式數(shu)(shu)據，并提(ti)供所有(you)源代碼。ULP結(jie)構使用(yong)(yong)戶能(neng)夠(gou)在(zai)現有(you)設(she)(she)(she)計的(de)(de)(de)基礎上進一(yi)步構建定(ding)(ding)制(zhi)設(she)(she)(she)計，以(yi)滿足(zu)特定(ding)(ding)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)計要(yao)求。

 加快設計周期(qi)

 工(gong)程師通(tong)常將元(yuan)件放置(zhi)在(zai)(zai)電路(lu)板上(shang)，然后載(zai)入原(yuan)理圖(tu)并(bing)將其放置(zhi)在(zai)(zai)印(yin)刷電路(lu)板上(shang)以模擬其行為。CadSoftEAGLE6.4版最近的一系列功能改(gai)進使(shi)工(gong)程師們可以輕松使(shi)用(yong)內衣(yi)的高性(xing)能SPICE仿真器——LT-SPICE、原(yuan)理圖(tu)輸入工(gong)具(ju)和波形顯(xian)示。用(yong)戶現(xian)在(zai)(zai)可以模擬現(xian)有的EAGLE原(yuan)理圖(tu)，并(bing)從(cong)EAGLE開始自動(dong)轉(zhuan)換。

 獲得快速報價或(huo)更流暢的設計鏈

 雖然工(gong)程師(shi)已經制定了符(fu)合(he)項目預算和進度的材料成本，并(bing)準備開始制造(zao)印刷電(dian)路板，但他們通常需(xu)要先發(fa)出材料成本，然后等待(dai)決定。因此，工(gong)程師(shi)們迫(po)切需(xu)要從可(ke)靠(kao)的高質量服(fu)務合(he)作伙(huo)伴那里獲得(de)專(zhuan)用工(gong)具，以便快(kuai)速獲得(de)小批量印刷電(dian)路板制造(zao)的報價，并(bing)獲得(de)快(kuai)速原型設(she)計(ji)服(fu)務。

 大型組件庫

 這對生產率(lv)至關重(zhong)要(yao)，因為(wei)用戶不(bu)可(ke)能(neng)為(wei)計(ji)劃添加到電路(lu)中的(de)(de)每個(ge)組件“設計(ji)定制(zhi)組件”。EAGLE本身(shen)已經創建了(le)各種各樣的(de)(de)組件庫(ku)，用戶也可(ke)以(yi)通過電子聯盟(meng)社區獲得(de)由制(zhi)造商直(zhi)接提(ti)供(gong)或由用戶共享的(de)(de)組件庫(ku)。由于從頭開始為(wei)每個(ge)組件創建一(yi)個(ge)小型定制(zhi)數據庫(ku)需要(yao)20分鐘，如果組件庫(ku)能(neng)夠為(wei)工程師(shi)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)可(ke)靠且豐富的(de)(de)信息資源中心，并(bing)由活躍的(de)(de)社區成員進行驗證，這將大(da)大(da)有助于工程師(shi)的(de)(de)設計(ji)。

 為了簡化和加快設(she)計過程，電子(zi)設(she)計工(gong)程師(shi)也可以(yi)(yi)使用設(she)計鏈接(DesignLink)作為功能(neng)工(gong)具來(lai)指定(ding)所需的(de)組(zu)件。通過設(she)置參數，可以(yi)(yi)從e-alliance的(de)在線產品數據庫(ku)中(zhong)快速搜索(suo)到合適(shi)的(de)組(zu)件。此外，工(gong)程師(shi)可以(yi)(yi)獲得(de)關于組(zu)件產品的(de)大量(liang)技(ji)術信息，包括技(ji)術手冊、特(te)定(ding)應(ying)用解決方案指南的(de)鏈接、定(ding)價和上市(shi)時(shi)間等。，這(zhe)可以(yi)(yi)在EAGLE設(she)計環境(jing)中(zhong)獲得(de)，而無需跳(tiao)過多個網頁(ye)。

 總(zong)之(zhi)，隨著(zhu)電子設(she)計(ji)趨勢的不斷發(fa)展(zhan)，產(chan)品功(gong)能性(xing)、可用性(xing)和價格等核(he)心因(yin)素(su)仍然是工程師(shi)最重要的因(yin)素(su)。