PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

 

电路板设计是一项关键而又耗时的任务,出现任何问题都需要工程师逐个网络逐个元件地检查整个设计。可以说电路板设计要求的细心程度不亚于芯片设计。

  典型的电路板设计流程由以下步骤组成: 

 PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

  前面三个步骤花的时间最多,因为原理图检查是一个手工过程。想像一个具有1000条甚至更多连线的SoC电路板。人工检查每一根连线是冗长乏味的一项任务。事实上,检查每根连线几乎是不可能的,因而会导致最终电路板出问题,比如错误的连线、悬浮节点等。

  原理图捕获阶段一般会面临以下几类问题:

  ● 下划线错误:比如APLLVDD和APLL_VDD
  ● 大小写问题:比如VDDE和vdde
  ● 拼写错误
  ● 信号短路问题
  ● ……还有许多

  为了避免这些错误,应该有种方法能够在几秒的时间内检查完整个原理图。这个方法可以用原理图仿真来实现,而原理图仿真在目前的电路板设计流程中还很少见到。通过原理图仿真可以在要求的节点观察最终输出结果,因此它能自动检查所有连接问题。

  下面通过一个项目实例进行解释。考虑电路板的一个典型框图: 

 PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

  在复杂的电路板设计中,连线数量可能达到数千条,而极少量的更改很可能浪费许多时间去检查。

  原理图仿真不仅能节省设计时间,而且能提高电路板质量,并且提高整个流程的效率。

  一个典型的待测设备(DUT)具有以下一些信号: 

 PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

  待测设备在经过某些预调整后会有各种各样的信号,并且有各种模块,如稳压器、运放等,用于信号调整。考虑通过稳压器得到的一个供电信号例子: 

 PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

  图3:样例电路板的原理图。

  为了验证连接关系并执行整体检查,使用了原理图仿真。原理图仿真由原理图创建、测试平台创建和仿真组成。

  在测试平台创建过程中,将有激励信号给到必要的输入端,然后在感兴趣的信号点观察输出结果。

  可以通过将探针连接到待观察节点实现上述过程。节点电压和波形可以指示原理图有没有错误。所有信号连接都会得到自动检查。 

 PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

  图4:原理图测试平台和各个节点的仿真值 
  让我们看一下上面这张图的一个局部,其中探测的节点和电压清晰可见: 

 PCB设计必看:如何减少错误并提高效率

  因此在仿真的帮助下,我们可以直接观察结果,确认电路板原理图是否正确。另外,通过仔细调节激励信号或元件值还可以实现设计更改的调查。因此原理图仿真可以节省电路板设计和检查人员的大量时间,并且增加设计正确性的机会。

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