PCB設計：如何減少錯誤并提高效率

　　電路板設計是一項關鍵而又耗時的任務，出現任何問題都需要工程師逐個網絡逐個元件地檢查整個設計。可以說電路板設計要求的細心程度不亞于芯片設計。

　　典型的電路板設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。事實上，檢查每根連線幾乎是不可能的，因而會導致最終電路板出問題，比如錯誤的連線、懸浮節點等。

　　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，應該有種方法能夠在幾秒的時間內檢查完整個原理圖。這個方法可以用原理圖仿真來實現，而原理圖仿真在目前的電路板設計流程中還很少見到。通過原理圖仿真可以在要求的節點觀察最終輸出結果，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

　　在復雜的電路板設計中，連線數量可能達到數千條，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省設計時間，而且能提高電路板質量，并且提高整個流程的效率。

　　一個典型的待測設備(DUT)具有以下一些信號：

　　圖2

　　待測設備在經過某些預調整后會有各種各樣的信號，并且有各種模塊，如穩壓器、運放等，用于信號調整。考慮通過穩壓器得到的一個供電信號例子：

　　圖3：樣例電路板的原理圖

　　為了驗證連接關系并執行整體檢查，使用了原理圖仿真。原理圖仿真由原理圖創建、測試平臺創建和仿真組成。

　　在測試平臺創建過程中，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果。

　　可以通過將探針連接到待觀察節點實現上述過程。節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果，確認電路板原理圖是否正確。另外，通過仔細調節激勵信號或元件值還可以實現設計更改的調查。因此原理圖仿真可以節省電路板設計和檢查人員的大量時間，并且增加設計正確性的機會。