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          PCB設計復用技巧

          time : 2020-08-19 10:32       作者:凡億pcb

          如果項目的PCB設計人員之間缺少有效的交流和溝通,很可能會產生好幾個不同版本的PCB設計數據,也可能會出現團隊成員之間眾多的重復設計。不同設計數據的版本如果不能共用統一的標準和格式,必然會造成成員之間的溝通障礙和管理困難。重復設計和勞動必將拉低整個團隊的工作效率。這些問題不能提前預知并采取方法避免的話,到設計后期產生沖突時,往往要付出更多的時間和精力來解決問題。這樣整個團隊運作在影響效率的同時,還很有可能會影響項目的研發周期和預算。
          這時候擺在我們面前的問題是:如何將已經驗證為成功的設計成果保存下來,為將來的設計或團隊其他成員進行設計復用,而避免重復設計?如何巧妙地進行多路相同電路結構的快速設計? 如何讓團隊中的每個成員能夠充分地協作,擁有同樣的標準和模板來管理數據?如何讓團隊管理者充分地了解并掌控全局?
          設計片段(Snippet)
          作為一個勤勤懇懇兢兢業業的電子工程師,您的PCB設計生涯中一定已經設計了不少電路。也一定積累了很多經驗證下來成功的PCB設計模塊。而這些成功的部分設計很有可能在其他類似產品或同系列項目中再次使用。其中包括它的原理圖和PCB。有沒有一種簡單的方法可以保存這些設計部分,并在其他設計中輕易地進行復用,而不用一遍又一遍地進行同樣的工作呢?或者同一個團隊中其他同事需要用到這部分設計,也不用從頭設計,而直接把您保存的設計成果復制粘貼過去呢?
          Altium Designer就提供了這樣一種功能,設計片段(Snnipet)。通過設計片段保存在某個文件夾,然后像復制片段一樣輕松復制現成的原理圖設計和PCB設計片段到自己的項目中來。這種方法的好處,除了能讓您輕松地復制現成的設計,還可以對復制過來的設計片段做適合自己的調整和更改。比如對某些布線做些更改,對某幾個元器件進行替換等等。
          設計片段的復用是Altium Designer這款統一的設計平臺獨有的好處。如果在一個多鐘設計軟件切換的設計環境中,由于設計數據遵循不同的結構,用簡單的片段復制的方法是行不通的。
          器件式原理圖(Device sheet)
          在模塊復用方面,有沒有一種方法將我經常用到的電路圖作為一個整體,像一個元器件一樣到處調用?還可以在不同的項目中被不同的設計師調用?
          莫急莫急,Altium Designer的器件式原理圖Device Sheet就是干這個的!軟件自帶有好多好多成熟的設計模塊,這些設計模塊原理圖都做成Device Sheet像一個元器件一樣供您隨意調用。如下圖所示。這張原理圖FLASH_S29GL256N11FFIV10_16Mx16(右上角所示),被做成了Device Sheet(右上綠色方塊圖,循環標志表示可復用)。然后這張器件式原理圖被多個項目像使用元器件一樣調用(放在上一層原理圖中,編譯即可出現這張Device Sheet的子原理圖)。調用這個Device Sheet的兩個不同的設計項目分別是NB2DSK.PRJPCB和DaughterBoard.PRJPCB。如此這般,一個團隊中不同成員要復用同一張原理圖模塊就變得非常簡單。只需要將其保存成Device Sheet即可隨意調用。
          對于器件式原理圖,除了軟件本身提供的豐富多樣的Device Sheet之外,工程師自己也可以將自己得意的作品或將來可能會復用的設計模塊,做成器件式原理圖。保存在自己指定的位置,方便自己調用,或分享給其他有需要的人。贈人玫瑰,收留余香哦。
          多通道設計方法(Multichannel)
          在設計中通常會有需要在不同位置重復使用同一張原理圖。例如船舶行業的高壓共軌電控噴油系統或電控注油器等,需要對6路噴油系統采取同樣的驅動電路(一模一樣的電路結構和元器件)來保持驅動一致性;蛘吣硞集中控制單元,對多個控制終端的控制電路完全一模一樣。這樣的情況下,我們不需要為每一個通道復制粘貼同一張重復的原理圖。因為這樣的復制粘貼在原理圖是比較清楚的,但是到PCB布局布線階段就是一團亂麻,無法保證每個通道擁有同樣的布局結構和布線情況。而這些微小的區別也會影響執行效果或者時序問題。如下圖所示,16路一模一樣的電路的,導入到PCB中完全打亂的元器件,我怎么一個個地找到它們并放到該放的地方?太麻煩了!
          因此,這種多通道設計(重復使用同樣的原理圖)必須要保證原理圖上清晰可辨,以及PCB上完全一致的布局布線。下面看Alitum Designer是如何應用多通道設計簡化工程師的工作量的。
          比如下圖左這張原理圖要重復使用5次,即5個通道。那么首先生成這5個通道的頂層方塊圖,重復5層疊加。
          從原理圖導入數據到PCB。會生成5個Room,將5張原理圖的電路框在5個不同的Room里。如下圖所示。對其中一個通道進行布局布線。如下圖右邊,上方的扇形Room,為已經布局布線完畢。
          然后用Copy Room Format的功能將5個Room變成一模一樣的布局布線,扇形結構。再將這5個通道的布局布線按照圓形極坐標拼在一起,組成一個圓。如下圖所示。這種方式保證了在PCB布局布線階段極大的方便性,而且不會出錯。
          各種設計模板保持標準統一性(Template)
          PCB設計
          原理圖模板
          如果一個PCB設計項目的電路圖比較復雜比較大,通常不會把所有設計堆放在同一張原理圖。會將電路分成若干個子電路模塊,每張子電路模塊都會標記相應的標題欄,大概的功能等等。一般來說,一個完整漂亮的設計,他人讀你的電烙圖時,一眼能夠從你的圖紙標題欄以及相關模塊的連接結構來了解其電路的整體基本情況。因此,每一張原理圖上的標題欄,作者信息,特別是不同的設計師每人設計一張圖紙的時候,其標題欄以及相關說明信息一定要統一標準,不至于各種不同的風格引起混亂。那么原理圖模板的設計和應用對于這種大型項目,團隊合作的情況下需求尤其明顯。
          因為是軍工單位研究所,標題欄在一般的常用信息之外還包含有名稱,材料,保密等級等特殊要求信息,以及設計,校對,審核,標檢,審定等等層級審批歸檔手續。最后為了設計的統一性,還分別為不同紙張大小設計同樣的標題欄,便于設計數據的管理和歸檔。
          2. PCB設計模板
          在PCB設計方面,如果有若干同一系列產品的板子,其尺寸和接口布局以及安裝定位孔都已經確定不會更改的情況下,就需要將其做成PCB模板。以后每次進行一個新的設計時,就將原理圖直接導入到這個PCB設計模板里面去,節省了大量的板形設計,周邊布局設計,以及安裝定位部分的設計。直接將精力應用于設計更改本身。大大地節省了無謂的重復勞動,而且不會出錯。
          3. BOM模板
          信息化建設成為現代企業快速提升核心競爭力,實現跨越式發展的必由之路。時至今日,企業不再追求單點、局部應用方式的信息化,而越來越看重應用整合、流程優化和信息共享的整體信息化。
          在企業中,BOM(物料清單)貫穿于產品概念設計、詳細設計、工藝規劃、樣機試制、加工制造、銷售維護直至產品消亡等整個生態過程。隨著企業信息化建設的推進,BOM成為企業產品數據管理的核心,是各應用信息系統之間進行數據集成的基礎和橋梁。BOM管理成為企業工程信息化和管理信息化的主要內容。
          生命周期管理中,BOM貫穿整個生命周期的始末。從BOM提供,BOM管理,到BOM使用都離不開。在Altium Designer中,BOM同樣貫穿電子產品的概念設計到最終制造銷售維修的整個過程。
          Altium Designer提供電路設計BOM,并且可以導入結構step件,在設計途中可以更改并管理BOM。當設計完成之后,進行電子產品加工制造,元件采購,產品裝配的時候,分別有工藝BOM,采購BOM,制造和裝配BOM信息。在整個產品生命周期中扮演重要的角色。
          因此,對于BOM的模板也是非常豐富的。
          Altium Designer的BOM模板數據來源可以采集全方位的信息,而輸出模板也有N多種類型(用于采購,制造,裝配,審核等等)。文件格式也豐富多樣。
          并且對于每一個BOM模板文件,需要抓取哪些欄目信息,哪些內容,都是可以自行配置和更改的?梢哉业皆碆OM模板文件(在安裝目錄Template文件夾里),對抓取數據列進行配置。最終輸出你心中所需要的不同用途的BOM信息。