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PCB设计过程中电子硬件关键区域分析

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作者Cadence PCB解决方案

磨损的绳子的图片

动作冒险电影中最常见的情节之一是，故事的主人公由于生锈的螺栓、磨损的绳子或腐烂的木头而处于致命的危险之中。通常情况下，印第安纳·琼斯，或者不管主角是谁，都会在桥、梯子或楼梯倒塌之前，不顾一切地逃离。这在现实生活中并非如此，尽管我们每天都能看到“链条的强度取决于它最薄弱的一环”的例子。

以印刷电路板为例。电路板的可靠性取决于其最薄弱的地方，无论是组件、电路板材料、设计还是制造方式。为了延长PCB的工作寿命周期，寻找和改进那些可能导致电路板故障的区域是很有意义的。以下是在设计电子硬件的关键区域分析时应该考虑的一些想法。

PCB组件:电子硬件的第一个关键区域分析

在PCB设计过程中，硬件分析的第一个领域是将要在电路板上使用的组件。尽管组件分析可以在设计过程中的任何时候进行，但在开始之前最好了解您将要使用的组件的状态。这样，您就不必在以后重新设计以替换任何发现有问题的部件。

显然，在设计过程中不能检查实际的物理组件，但是可以根据现有的数据对它们进行分析。这风险评估将为您提供所需的信息，以确定部件是否有任何潜在的漏洞。以下是你应该考虑的一些方面:

  • 性能:确定零件是否能达到应用所需要的性能。在某些情况下，选择一个基于较低成本的部件可能会导致电路板故障，而更昂贵的替代品本是更好的选择。

  • 成本另一方面，不要害怕寻找更低成本的解决方案。虽然花费太多可能不会导致硬件故障，但不必要的成本可以像硬件故障一样有效地推进项目。

  • 合规:您选择的零件是否符合法规要求?这方面的一个例子是确保在欧盟销售的产品使用符合RoHS标准的部件。

  • 防静电:部分部件会有较大的损坏风险静电放电，你需要知道哪些部分属于这一类。您需要确保您的电路板及其组件将被正确处理，以减少任何敏感组件的ESD暴露。

  • 假药:为了避免在组装电路板时使用不合格甚至假冒部件的问题，请务必与知名和信誉良好的合同制造商合作。

  • 状态:确保您为设计指定的部件是可用的，并且没有列出OBS(过时)或NRND(不建议用于新设计)状态。

一旦开始根据这些考虑因素分析组件，就可以帮助减轻组装电路板上可能的组件故障。下一步是分析设计中潜在的电路故障。

节奏统一部分搜索菜单的截图

原理图捕获系统中的部件提供程序搜索工具可以为您提供大量组件数据

布局电路板前的电路分析

电路仿真已经成为PCB设计过程的一个标准部分，但即使如此，它仍然应该被认为是电子硬件设计的整体关键区域分析的一部分。电路模拟不仅有助于减少原型构建的数量，而且还可以识别出原型台架测试可能无法发现的潜在电路问题。

电路分析是用SPICE工具完成的，通常在原理图捕获程序中完成。重要的是确保您的原理图符号包含适当的香料模型在它们里面做这个分析。您通常可以自己构建这些模型，或者从组件制造商那里导入它们。

您不仅可以在正在设计的电路板上模拟电路，而且通过导入其他系统板，您可以模拟整个系统的电路路径。这将为您提供整个系统的完整分析。

PCB布局与分析

一旦电路模拟完成并捕获原理图，您将专注于电路板的物理布局。为了验证硬件设计的准确性，我们需要分析许多不同的领域:

  • 计算器PCB设计工具通常有各种阻抗计算器和电路板堆叠生成器，将允许您配置单板层完全符合你的需要。更常见的硬件故障之一是由于不正确的板层配置造成过多的电磁干扰。

  • 设计规则:另一个常见的问题是由于组件和板上金属之间的间距不正确而导致的制造错误。在开始之前，花点时间根据制造商的制造设计(DFM)规则设置设计规则，将避免许多令人头痛的制造问题。

  • 3 d检查:具有3D功能的PCB设计工具将使您能够查看和检查您的组件相互放置，以及设计中的其他机械硬件。这种分析将使您避免由于不正确的部件放置而导致的大量硬件故障。即使电路板上的位置看起来是正确的，硬件仍然可能会遇到故障，因为在设计中没有足够的空间允许人手插入连接器。

  • 完整的工具:这些设计功能将允许您验证董事会将会运作如何设计。信号和电源完整性工具会告诉你，如果线路太长，太短，或者如果没有正确的数量的电力覆盖在一个地区的董事会。

这些工具和功能会给你很多帮助，重要的是使用它们。

PCB设计CAD系统中的3D工具将向您显示潜在的间距冲突

PCB硬件分析使用您的设计工具

从您的组件开始，浏览您正在使用的组件列表，并清除材料清单(BOM)。更先进的PCB设计CAD系统还提供在线零件搜索功能，将为您提供您正在使用的零件的完整数据。在某些情况下，这些系统将允许您直接从供应商部件列表中选择一个组件，并将其放在原理图上，同时将符号、占用、SPICE和STEP模型信息下载到数据库中。

在完成设计之前，使用设计系统中的电路仿真工具对电路进行微调。通过在设计过程中验证电路，您可以节省大量的原型成本，并减少现场故障的可能性。以同样的方式，在您的设计系统中使用不同的计算器和信号&电源完整性工具来验证布局，因为您正在使用它。

的PCB设计系统你所需要的对你的电子硬件设计进行高水平的关键领域分析，今天已经为你提供了。Allegro PCB Designer具有我们在这里讨论的不同工具和特性，并且可以让您在设计时开始使用它来分析硬件。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．