PCB設(shè)計(jì)中電子硬件的關(guān)鍵區(qū)域分析
印刷電路板,無(wú)論是組件，電路板材料，其設(shè)計(jì)還是制造方式，該電路板的可靠性?xún)H是其最弱點(diǎn)。為了延長(zhǎng)PCB的使用壽命，尋找并改善可能導(dǎo)致電路板故障的區(qū)域是很有意義的。在設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)考慮以下一些想法，以對(duì)電子硬件進(jìn)行關(guān)鍵區(qū)域分析。
PCB組件：電子硬件的第一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域分析
在PCB設(shè)計(jì)期間要分析的第一個(gè)硬件領(lǐng)域是將在板上使用的組件。盡管在設(shè)計(jì)過(guò)程中的任何時(shí)候都可以進(jìn)行組件分析，但在開(kāi)始之前先了解將要使用的組件的狀態(tài)。這樣，您不必在以后進(jìn)行重新設(shè)計(jì)即可更換已發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的任何零件。
顯然，您無(wú)法在設(shè)計(jì)過(guò)程中檢查實(shí)際的物理組件，但是可以根據(jù)可用的數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行分析。該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將為您提供確定零件是否有任何潛在漏洞所需的信息。這是您應(yīng)該考慮的一些領(lǐng)域：
性能：確定零件是否可以為您的應(yīng)用提供所需的性能。在某些情況下，如果更昂貴的選擇本來(lái)是更好的選擇，則基于較低的成本選擇零件可能會(huì)導(dǎo)致電路板故障。
成本：另一方面，也不要害怕尋找成本更低的解決方案。盡管付出太多可能不會(huì)導(dǎo)致硬件故障，但是不必要的成本卻可以像硬件故障一樣有效地進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。
合規(guī)性：您選擇的零件是否符合法規(guī)要求？例如，確保在歐盟出售的產(chǎn)品中使用符合RoHS要求的零件。
ESD：某些組件遭受靜電放電的風(fēng)險(xiǎn)更大，因此您需要知道哪些組件屬于此類(lèi)別。您將要確保正確處理您的電路板及其組件，以減輕所有敏感組件的ESD暴露。
假冒產(chǎn)品：為避免最終在組裝電路板時(shí)使用不合格甚至是假冒零件的問(wèn)題，請(qǐng)務(wù)必與知名且信譽(yù)良好的合同制造商合作。
狀態(tài)：確保為設(shè)計(jì)指定的零件可用，并且未以OBS（作廢）或NRND（對(duì)于新設(shè)計(jì)不建議）的狀態(tài)列出。
基于這些考慮因素開(kāi)始分析組件后，可以幫助減輕組裝電路板上可能出現(xiàn)的組件故障。下一步是分析設(shè)計(jì)中潛在的電路故障。
布局電路板之前的電路分析
電路仿真已成為PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)部分，但即使如此，它仍應(yīng)被視為電子硬件設(shè)計(jì)總體關(guān)鍵區(qū)域分析的一部分。電路仿真不僅有助于減少您必須做的原型構(gòu)建數(shù)量，而且可以識(shí)別進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試無(wú)法發(fā)現(xiàn)的潛在電路問(wèn)題。
電路分析是使用工具完成的，通常是在原理圖捕獲程序中完成的。重要的是要確保原理圖符號(hào)中包含適當(dāng)?shù)?/span>模型以進(jìn)行此分析。通常，您可以自己構(gòu)建這些模型，也可以從組件制造商處導(dǎo)入它們。
您不僅可以模擬正在設(shè)計(jì)的電路板上的電路，而且可以通過(guò)導(dǎo)入其他系統(tǒng)板來(lái)模擬整個(gè)系統(tǒng)中的電路路徑。這將為您提供整個(gè)系統(tǒng)的完整分析。
PCB布局與分析
電路仿真完成并捕獲原理圖后，您將專(zhuān)注于電路板的物理布局。為了驗(yàn)證硬件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，這里需要分析許多不同的領(lǐng)域：
計(jì)算器：PCB設(shè)計(jì)工具通常具有各種阻抗計(jì)算器和板疊生成器，可讓您根據(jù)需要正確配置板層。較常見(jiàn)的硬件故障之一是由于錯(cuò)誤的板層配置而導(dǎo)致的過(guò)度電磁干擾。
設(shè)計(jì)規(guī)則：另一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是由于組件和板上金屬之間的間距不正確而導(dǎo)致的制造錯(cuò)誤。通過(guò)在開(kāi)始之前花時(shí)間根據(jù)制造商的制造設(shè)計(jì)（DFM）規(guī)則設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則，您將避免很多制造麻煩。
3D檢查：具有3D功能的PCB設(shè)計(jì)工具將使您能夠查看和檢查組件之間以及設(shè)計(jì)中其他機(jī)械硬件的位置。該分析將使您避免由于零件放置不正確而導(dǎo)致的大量硬件故障。即使在板上的放置看起來(lái)正確，硬件也可能仍然會(huì)出現(xiàn)故障，這僅僅是因?yàn)樵O(shè)計(jì)中沒(méi)有足夠的空間供人手插入連接器。
完整性工具：這些設(shè)計(jì)功能使您可以驗(yàn)證電路板將按照您的設(shè)計(jì)進(jìn)行操作。信號(hào)和電源完整性工具會(huì)告訴您線(xiàn)路是否太長(zhǎng)，太短，或者電路板的某個(gè)區(qū)域中沒(méi)有正確的電源覆蓋范圍。
這些工具和功能將為您提供很多幫助，重要的是要使用它們。
使用設(shè)計(jì)工具進(jìn)行PCB硬件分析
從組件開(kāi)始，遍歷正在使用的組件列表，并清理物料清單（BOM）。更先進(jìn)的PCB設(shè)計(jì)繪圖軟件還提供在線(xiàn)零件搜索功能，可為您提供有關(guān)所使用零件的完整數(shù)據(jù)。在某些情況下，這些系統(tǒng)將允許您直接從供應(yīng)商零件列表中選擇一個(gè)組件，并將其放置在原理圖上，因?yàn)樗鼘⒎?hào)，封裝，STEP模型信息下載到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
在完成設(shè)計(jì)之前，請(qǐng)使用設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的電路仿真工具對(duì)電路進(jìn)行微調(diào)。通過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中驗(yàn)證電路，您可以節(jié)省很多原型成本，并減少發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)故障的可能性。以相同的方式，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中使用不同的計(jì)算器以及信號(hào)和電源完整性工具，以在使用布局時(shí)驗(yàn)證其布局。
豐樂(lè)壹博專(zhuān)業(yè)PCB設(shè)計(jì)、PCB Layout、PCBA一站式生產(chǎn)。
PCB組件：電子硬件的第一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域分析
在PCB設(shè)計(jì)期間要分析的第一個(gè)硬件領(lǐng)域是將在板上使用的組件。盡管在設(shè)計(jì)過(guò)程中的任何時(shí)候都可以進(jìn)行組件分析，但在開(kāi)始之前先了解將要使用的組件的狀態(tài)。這樣，您不必在以后進(jìn)行重新設(shè)計(jì)即可更換已發(fā)現(xiàn)有問(wèn)題的任何零件。
顯然，您無(wú)法在設(shè)計(jì)過(guò)程中檢查實(shí)際的物理組件，但是可以根據(jù)可用的數(shù)據(jù)對(duì)它們進(jìn)行分析。該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估將為您提供確定零件是否有任何潛在漏洞所需的信息。這是您應(yīng)該考慮的一些領(lǐng)域：
性能：確定零件是否可以為您的應(yīng)用提供所需的性能。在某些情況下，如果更昂貴的選擇本來(lái)是更好的選擇，則基于較低的成本選擇零件可能會(huì)導(dǎo)致電路板故障。
成本：另一方面，也不要害怕尋找成本更低的解決方案。盡管付出太多可能不會(huì)導(dǎo)致硬件故障，但是不必要的成本卻可以像硬件故障一樣有效地進(jìn)行項(xiàng)目建設(shè)。
合規(guī)性：您選擇的零件是否符合法規(guī)要求？例如，確保在歐盟出售的產(chǎn)品中使用符合RoHS要求的零件。
ESD：某些組件遭受靜電放電的風(fēng)險(xiǎn)更大，因此您需要知道哪些組件屬于此類(lèi)別。您將要確保正確處理您的電路板及其組件，以減輕所有敏感組件的ESD暴露。
假冒產(chǎn)品：為避免最終在組裝電路板時(shí)使用不合格甚至是假冒零件的問(wèn)題，請(qǐng)務(wù)必與知名且信譽(yù)良好的合同制造商合作。
狀態(tài)：確保為設(shè)計(jì)指定的零件可用，并且未以OBS（作廢）或NRND（對(duì)于新設(shè)計(jì)不建議）的狀態(tài)列出。
基于這些考慮因素開(kāi)始分析組件后，可以幫助減輕組裝電路板上可能出現(xiàn)的組件故障。下一步是分析設(shè)計(jì)中潛在的電路故障。
布局電路板之前的電路分析
電路仿真已成為PCB設(shè)計(jì)過(guò)程中的標(biāo)準(zhǔn)部分，但即使如此，它仍應(yīng)被視為電子硬件設(shè)計(jì)總體關(guān)鍵區(qū)域分析的一部分。電路仿真不僅有助于減少您必須做的原型構(gòu)建數(shù)量，而且可以識(shí)別進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)試無(wú)法發(fā)現(xiàn)的潛在電路問(wèn)題。
電路分析是使用工具完成的，通常是在原理圖捕獲程序中完成的。重要的是要確保原理圖符號(hào)中包含適當(dāng)?shù)?/span>模型以進(jìn)行此分析。通常，您可以自己構(gòu)建這些模型，也可以從組件制造商處導(dǎo)入它們。
您不僅可以模擬正在設(shè)計(jì)的電路板上的電路，而且可以通過(guò)導(dǎo)入其他系統(tǒng)板來(lái)模擬整個(gè)系統(tǒng)中的電路路徑。這將為您提供整個(gè)系統(tǒng)的完整分析。
PCB布局與分析
電路仿真完成并捕獲原理圖后，您將專(zhuān)注于電路板的物理布局。為了驗(yàn)證硬件設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性，這里需要分析許多不同的領(lǐng)域：
計(jì)算器：PCB設(shè)計(jì)工具通常具有各種阻抗計(jì)算器和板疊生成器，可讓您根據(jù)需要正確配置板層。較常見(jiàn)的硬件故障之一是由于錯(cuò)誤的板層配置而導(dǎo)致的過(guò)度電磁干擾。
設(shè)計(jì)規(guī)則：另一個(gè)常見(jiàn)的問(wèn)題是由于組件和板上金屬之間的間距不正確而導(dǎo)致的制造錯(cuò)誤。通過(guò)在開(kāi)始之前花時(shí)間根據(jù)制造商的制造設(shè)計(jì)（DFM）規(guī)則設(shè)置設(shè)計(jì)規(guī)則，您將避免很多制造麻煩。
3D檢查：具有3D功能的PCB設(shè)計(jì)工具將使您能夠查看和檢查組件之間以及設(shè)計(jì)中其他機(jī)械硬件的位置。該分析將使您避免由于零件放置不正確而導(dǎo)致的大量硬件故障。即使在板上的放置看起來(lái)正確，硬件也可能仍然會(huì)出現(xiàn)故障，這僅僅是因?yàn)樵O(shè)計(jì)中沒(méi)有足夠的空間供人手插入連接器。
完整性工具：這些設(shè)計(jì)功能使您可以驗(yàn)證電路板將按照您的設(shè)計(jì)進(jìn)行操作。信號(hào)和電源完整性工具會(huì)告訴您線(xiàn)路是否太長(zhǎng)，太短，或者電路板的某個(gè)區(qū)域中沒(méi)有正確的電源覆蓋范圍。
這些工具和功能將為您提供很多幫助，重要的是要使用它們。
使用設(shè)計(jì)工具進(jìn)行PCB硬件分析
從組件開(kāi)始，遍歷正在使用的組件列表，并清理物料清單（BOM）。更先進(jìn)的PCB設(shè)計(jì)繪圖軟件還提供在線(xiàn)零件搜索功能，可為您提供有關(guān)所使用零件的完整數(shù)據(jù)。在某些情況下，這些系統(tǒng)將允許您直接從供應(yīng)商零件列表中選擇一個(gè)組件，并將其放置在原理圖上，因?yàn)樗鼘⒎?hào)，封裝，STEP模型信息下載到數(shù)據(jù)庫(kù)中。
在完成設(shè)計(jì)之前，請(qǐng)使用設(shè)計(jì)系統(tǒng)中的電路仿真工具對(duì)電路進(jìn)行微調(diào)。通過(guò)在設(shè)計(jì)過(guò)程中驗(yàn)證電路，您可以節(jié)省很多原型成本，并減少發(fā)生現(xiàn)場(chǎng)故障的可能性。以相同的方式，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)中使用不同的計(jì)算器以及信號(hào)和電源完整性工具，以在使用布局時(shí)驗(yàn)證其布局。
豐樂(lè)壹博專(zhuān)業(yè)PCB設(shè)計(jì)、PCB Layout、PCBA一站式生產(chǎn)。
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