技术资讯 | 多板系统原理图设计

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内容概览



多电路板或系统原理图与常规原理图有何不同？
多板原理图设计技巧和建议。
哪种 PCB 设计工具可支持完整的系统设计？



纵观历史，年轻人的确反抗过“系统”，犯罪分子也希望逃避“系统”，但总体而言，人们对“系统”的正面评价还是多于负面评价。例如，在生病的时候，我们一定希望拥有良好的医疗保健系统，而我们的财务安全也要依赖良好的银行系统。在电子领域，自爱迪生以来，我们也一直在研究和开发不同类型的系统，但电子设计的许多方面反而仍是单独完成的。随着系统级多电路板设计的出现，这种情况正在发生改变。


使用 allegro X System Capture 原理图工具完成的多板设计

正如在设计单个电路板时，我们可以用不同的模块来代表不同领域的电路，在设计整个系统时，我们也可以使用相同的方法。过去，每块电路板都需要单独被设计和制造出来，以测试它们与系统其余部分的适配度和连接性。如今，借助一系列 CAD 工具，我们可以用完整系统设计来取代这个缓慢的高成本流程。当然，成功的关键是拥有支持这种级别的多电路板 ECAD 原理图系统开发的工具。关于系统设计，以下是我们应该了解的一些内容。

多电路板 ECAD 原理图中包含哪些内容？


系统设计包括单独的电路板开发，这意味着每个电路板仍将有自己的原理图。但在此基础之上，我们还将获得一个系统级原理图。每个设计都将在系统原理图中呈现，就像电路层次结构的各个块会在单个 PCB 设计的顶层表中呈现一样。这样我们可以在各个电路板之间进行连续性检查，并且系统的每个 PCB 也将组合在一起。

相较于使用传统的单个电路板设计流程，多电路板原理图可以带来诸多优势：





每个单独的原理图设计都与顶层系统设计相连，我们可以从一个位置控制系统级功能。如果采取这样的系统设计，就无需使用其他工具或电子表格来管理这些功能。
因为系统原理图涵盖每块电路板，所以可以通过原理图设计检查来验证每块电路板之间的连接性。这样一来，设计人员可以直接验证系统内连接，不需要事先构建和测试硬件。
除了系统原理图之外，多电路板开发流程还允许设计人员检查每个实体电路板设计与系统其余部分的外形和适配性。利用布局软件的 3D 和机械协同设计功能，可以大幅度减少检查机械冲突所需的原型构建数量。
与传统的单独设计方法相比，多电路板设计流程可帮助设计人员以更快的速度创建所有单独的原理图和 PCB 布局。因为后一种方法能够实时看到所有不同部件如何协同工作。





多电路板原理图设计技巧


在完整系统设计中，处理多电路板原理图时，首先要做的是扩大自己的思考范围。对于单个电路板设计，大多数工程师习惯提前收集和整理自己的材料，之后再开始每次设计。而多电路板设计将在同一个系统中使用全部材料，所以需要想办法将所有数据整理在一起，以便减少后续的工作量。例如，这些原理图是否会使用许多相同的库符号？如果是这样，相较于单独开发，集中开发系统设计库可以节省大量时间。

在为整个系统开发库部件时，请留意需要整理的其他设计元素。这些电路板是否将由同一家制造商制造？如果是，可以提前与供应商合作，寻找缩短生产周期和降低成本的方法。另一种提高效率的方法是修改设计规则。我们不必为每个单独的设计构建规则和约束，可以将规则和约束从一个设计复制到另一个设计中，并根据需要进行修改。许多设计团队会保留设计规则库以及图纸和其他类型的文档，这样做正是为了提高效率。

多电路板原理图设计是单个设计的延伸，因此，我们仍然需要完成所有单个原理图设计。这些设计可以由多个团队成员同时进行，并可以保持与上一级系统设计的连接。不过，之后要花一些时间，整理所有设计、添加所有必要的标签和文本、并运行完整的设计规则检查，来确保已经完成整个设计。大多数设计团队都有检查表流程，以确保按照公司标准完成所有重要细节。应使用相同的检查流程来确保最终的系统级设计已全部完成。

最后，务必在系统级设计中充分利用设计工具的所有功能。与单独设计相比，需要做的工作增加了很多，需要使用能够处理额外负载的 PCB 设计工具。


多电路板设计与 3D ECAD/MCAD 协同设计相结合，实现整个系统的可视化

系统原理图的 PCB 设计工具


为了充分利用创建多电路板系统原理图的优势，需要确保所用的设计工具能支持整个流程。这些工具应具备以下功能：





支持从上一级别到单个电路板原理图的完整系统原理图设计。工具需要在电气上识别电路板之间的连接，并在顶层呈现不同的电路板。
仿真整个系统。没错，我们仍然需要对单个电路板设计进行仿真，但仿真整个系统的电路、高速信号和电源分配网络也非常重要。
以 3D 形式显示 PCB 布局。只是通过常规设计规则检查还不够，还需要检查物理原型通常会暴露的潜在问题和障碍。
ECAD/MCAD 协同设计。设计完整的系统原理图之后，需要查看电路板能否匹配并连接在一起。








要实现所有这些目标，需要选择目前市面上更为出色的 PCB 设计系统，这样才能保持竞争优势，获得进行多电路板设计所需的特性和功能。
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原文由Cadence楷登PCB及封装资源中心整理撰写。
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