PCB设计：如何减少错误并提高效率

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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：

       
       

       
        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：

       
       
        图1

       
        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：

       
       
        图2

       
        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：

       
       
        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。

       
       
        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：

       
       

       
        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。