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在電子設計中,PCB是我們設計內容的物理載體,所有我們設計意圖的終實(shí)現就是通過(guò)PCB板來(lái)表現的。這樣PCB設計在任何項目中是不可缺少的一個(gè)環(huán)節。
但在以前的設計中,由于頻率很低,密度很小,器件的管教間的間距很大,PCB設計的工作是以連通為目的的,沒(méi)有任何其他功能和性能的挑戰。所以在很長(cháng)的一段時(shí)間里,PCB設計在整個(gè)項目中的地位是很低的。通常是由硬件邏輯連接設計人員來(lái)進(jìn)行PCB的物理連接的。目前在有的一些小產(chǎn)品上還是這樣的開(kāi)發(fā)模式。
隨著(zhù)電子、通信技術(shù)的飛速發(fā)展,今天的PCB設計面臨的已經(jīng)是與以往截然不同的、全新的挑戰。主要表現在以下幾個(gè)方面:
1、信號邊緣速率越來(lái)越快,片內和片外時(shí)鐘速率越來(lái)越高,現在的時(shí)鐘頻率不再是過(guò)去的幾兆了,上百兆上千兆的時(shí)鐘在單板上越來(lái)越普遍。由于芯片工藝的飛速發(fā)展,信號的邊沿速率也是越來(lái)越快,目前信號的上升沿都在1ns左右。這樣就會(huì )導致系統和板級SI、EMC問(wèn)題更加突出;
2、電路的集成規模越來(lái)越大,I/O數越來(lái)越多,使得單板互連密度不斷加大;由于功能的越來(lái)越強大,電路的集成度越來(lái)越高。芯片的加工工藝水平也越來(lái)越高。過(guò)去的DIP封裝在現在的單板上幾乎銷(xiāo)聲匿跡了,小間距的BGA、QFP成為芯片的主流封裝。這樣使得PCB設計的密度也就隨之加大。
3、產(chǎn)品研發(fā)以及推向市場(chǎng)的時(shí)間不斷減少,使得我們必須面臨一次性設計成功的嚴峻挑戰;時(shí)間就是成本,時(shí)間就是金錢(qián)。在電子產(chǎn)品這樣更新?lián)Q代特別快的領(lǐng)域,產(chǎn)品面世早一天,他的利潤機會(huì )窗就會(huì )大很多。
4、由于PCB是產(chǎn)品實(shí)現的物理載體。在高速電路中,PCB質(zhì)量的好壞之間關(guān)系到產(chǎn)品的功能和性能。同樣的器件和連接,不同的PCB載體,他們的結果是不同的。
所以,現在設計的流程已經(jīng)在慢慢的轉變了。以前設計中邏輯功能的設計往往占了硬件開(kāi)發(fā)設計的80%以上,但現在這個(gè)比例一直在下降,在目前硬件設計中邏輯功能設計方面的只占到50%,有關(guān)PCB設計部分則也占據了50%的時(shí)間。專(zhuān)家預計在將來(lái)的設計中,硬件的邏輯功能開(kāi)銷(xiāo)要越來(lái)越小,而開(kāi)發(fā)設計規則等高速PCB設計方面的開(kāi)銷(xiāo)將達到80%甚至更高。 杭州PCB|杭州smt
所有的這些只是說(shuō)明,PCB設計將是現在和未來(lái)設計中的重點(diǎn),也是難點(diǎn)。
通常,我們的PCB設計中主要關(guān)注以下幾點(diǎn):
1、 功能的實(shí)現
2、 性能的穩定
3、 加工的簡(jiǎn)易
4、 單板的美觀(guān)
功能的實(shí)現是我們PCB的一步。在過(guò)去的設計中由于信號邊沿的速率和時(shí)鐘頻率比較低,只要邏輯的連接沒(méi)有錯誤,物理連接的好壞不會(huì )影響到使用的性能。但這樣的觀(guān)點(diǎn)在現在的設計中是不使用的。有一個(gè)例子可以很好的表明這一點(diǎn):
美一家著(zhù)名的影象探測系統制造商的電路板設計師們近碰到一件奇特的事:一個(gè)7年前就已經(jīng)成功設計、制造并且上市的產(chǎn)品,一直以來(lái)都能夠非常穩定可*地工作,而近從生產(chǎn)線(xiàn)上下線(xiàn)的產(chǎn)品卻出現了問(wèn)題,產(chǎn)品不能正常運行。
所以,邏輯的真確連接也不能使功能真確實(shí)現。物理連接的好壞也是功能實(shí)現的主要條件。
性能的保證就*PCB的設計了,這個(gè)觀(guān)點(diǎn)大家都有體會(huì )。同樣的邏輯連接,同樣的器件,不同的PCB他們的性能測試結果就不同。好的設計不光產(chǎn)品穩定性高,而且可以通過(guò)各種要求苛刻的測試。但不理想的設計就不可能達到這樣的效果。在一些低端產(chǎn)品中,很多廠(chǎng)家使用的芯片組是相同的,邏輯連接也是相似的。唯一的不同就是各自的PCB設計水平的高低,產(chǎn)品的差異性主要就是體現在PCB的設計上了。
加工的簡(jiǎn)易程度也是PCB設計好壞的一個(gè)重要指標。好的PCB設計是方便加工,維護,測試、制造的。PCB的好壞不僅和PCB加工廠(chǎng)家,smt廠(chǎng)家的生產(chǎn)效率有關(guān),還和我們測試、調試方便息息相關(guān)。
美觀(guān)大方也是PCB設計的一個(gè)要素。整體的美觀(guān)和大氣,使人看到就覺(jué)得舒服。PCB也是一件工藝品。好的PCB會(huì )讓人駐足留戀的。
PCB設計是一門(mén)綜合性的學(xué)科,是質(zhì)量、成本、時(shí)間等多方面相互協(xié)調的產(chǎn)物。在PCB設計中沒(méi)有好,只有更好??傊?,高速PCB的設計是今天系統設計領(lǐng)域面臨的嚴肅挑戰,無(wú)論是設計方法、設計工具、還是設計隊伍的構成以及工程師的設計思路,都需要積極認真地去應對。
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