PCB設(shè)計：如何減少錯誤并提高效率

電路板設(shè)計是一項關(guān)鍵而又耗時的任務(wù)，出現(xiàn)任何問題都需要工程師逐個網(wǎng)絡(luò)逐個元件地檢查整個設(shè)計?？梢哉f電路板設(shè)計要求的細心程度不亞于芯片設(shè)計。

典型的電路板設(shè)計流程由以下步驟組成：

前面三個步驟花的時間最多，因為原理圖檢查是一個手工過程。想像一個具有1000條甚至更多連線的SoC電路板。人工檢查每一根連線是冗長乏味的一項任務(wù)。事實上，檢查每根連線幾乎是不可能的，因而會導(dǎo)致最終電路板出問題，比如錯誤的連線、懸浮節(jié)點等。

原理圖捕獲階段一般會面臨以下幾類問題：

●下劃線錯誤：比如APLLVDD和APLL_VDD

●大小寫問題：比如VDDE和vdde

●拼寫錯誤

●信號短路問題

●……還有許多

為了避免這些錯誤，應(yīng)該有種方法能夠在幾秒的時間內(nèi)檢查完整個原理圖。這個方法可以用原理圖仿真來實現(xiàn)，而原理圖仿真在目前的電路板設(shè)計流程中還很少見到。通過原理圖仿真可以在要求的節(jié)點觀察最終輸出結(jié)果，因此它能自動檢查所有連接問題。

下面通過一個項目實例進行解釋。考慮電路板的一個典型框圖：

圖1

在復(fù)雜的電路板設(shè)計中，連線數(shù)量可能達到數(shù)千條，而極少量的更改很可能浪費許多時間去檢查。

原理圖仿真不僅能節(jié)省設(shè)計時間，而且能提高電路板質(zhì)量，并且提高整個流程的效率。

一個典型的待測設(shè)備(DUT)具有以下一些信號：

圖2

待測設(shè)備在經(jīng)過某些預(yù)調(diào)整后會有各種各樣的信號，并且有各種模塊，如穩(wěn)壓器、運放等，用于信號調(diào)整?？紤]通過穩(wěn)壓器得到的一個供電信號例子：

圖3：樣例電路板的原理圖。

為了驗證連接關(guān)系并執(zhí)行整體檢查，使用了原理圖仿真。原理圖仿真由原理圖創(chuàng)建、測試平臺創(chuàng)建和仿真組成。

在測試平臺創(chuàng)建過程中，將有激勵信號給到必要的輸入端，然后在感興趣的信號點觀察輸出結(jié)果。

可以通過將探針連接到待觀察節(jié)點實現(xiàn)上述過程。節(jié)點電壓和波形可以指示原理圖有沒有錯誤。所有信號連接都會得到自動檢查。

圖4：原理圖測試平臺和各個節(jié)點的仿真值。

讓我們看一下上面這張圖的一個局部，其中探測的節(jié)點和電壓清晰可見：

因此在仿真的幫助下，我們可以直接觀察結(jié)果，確認電路板原理圖是否正確。另外，通過仔細調(diào)節(jié)激勵信號或元件值還可以實現(xiàn)設(shè)計更改的調(diào)查。因此原理圖仿真可以節(jié)省電路板設(shè)計和檢查人員的大量時間，并且增加設(shè)計正確性的機會。