电玩街机上下分

江苏无(wu)锡PCB设计之手机(ji)电(dian)路板(ban)设计

time : 2021-05-14 10:53       作者:凡亿pcb

从PCB设计谈高(gao)性能手机仿真优化
PCB 板是电(dian)子产品的(de)基础组件,其质量好坏直接关系到(dao)电(dian)子产品的(de)功能和(he)寿命。近两年,PCB 市场重点(dian)已从计(ji)(ji)算机(ji)(ji)、通信领(ling)域转(zhuan)向(xiang)智能手机(ji)(ji)、平板电(dian)脑(nao)类移(yi)动终端。与此同时,电(dian)子产品包(bao)括智能手机(ji)(ji)也(ye)日益朝着(zhe)智能化、轻薄化、精密化方向(xiang)发展。随着(zhe)系统复(fu)杂(za)性的(de)与日俱增,将给 PCB 设计(ji)(ji)人员带来更(geng)大的(de)设计(ji)(ji)难度(du),他(ta)们也(ye)将很难在设计(ji)(ji)开发早期阶段就发现(xian)问题(ti)。
1 设计(ji)前的(de)可行性分析
据了解,针对(dui) PCB 不同(tong)(tong)的(de)板型和 IC 平台方案(an),同(tong)(tong)一款手机或同(tong)(tong)时(shi)有几个(ge)团队在(zai)进(jin)行(xing)几套不同(tong)(tong)的(de) PCB 设计方案(an),在(zai)存在(zai)多种(zhong) PCB 方案(an)都需(xu)要评估时(shi),前期(qi)的(de)可(ke)行(xing)性分析(布(bu)(bu)局及布(bu)(bu)线通道评估)将依赖(lai)资深工程(cheng)师(shi)花费大量(liang)的(de)时(shi)间。
此外,当前(qian)一款电子产品的(de)(de)(de)研(yan)发,PCB 板尺寸越来越小(xiao),器件数量显著增(zeng)加,同样为(wei) PCB 设计带来了不小(xiao)的(de)(de)(de)困(kun)扰。在 100%布通率(lv)的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下,还要兼顾信(xin)号质量和可(ke)制造性等多方面的(de)(de)(de)因素。在保证质量的(de)(de)(de)前(qian)提(ti)下,同时又(you)要追求更(geng)高的(de)(de)(de)性价比,这就给(ji)项目增(zeng)加了更(geng)大(da)的(de)(de)(de)难(nan)度。这些问(wen)题(ti)都(dou)将就导致在整个产品研(yan)发周期内,前(qian)期评估时间占据了很大(da)的(de)(de)(de)比例。
而(er)传统的评估(gu)方式有两种:一是根据(ju)经验判(pan)断,其缺(que)点是评估(gu)结(jie)果(guo)不(bu)够(gou)准确;二是根据(ju)实际的布局布线(xian)来评估(gu),此(ci)方式评估(gu)结(jie)果(guo)精准,但耗时过长(zhang)。另外,上述两种方式均面(mian)临(lin)着评估(gu)无(wu)法协同进行(xing)、评估(gu)结(jie)果(guo)很难被复用的缺(que)点。
如何快(kuai)速(su)精准地进行前期的(de)评(ping)(ping)估(gu),得到可行性(xing)的(de)设(she)(she)计方(fang)案,是加速(su)产(chan)品(pin)上市的(de)重要之(zhi)(zhi)举。为此,Mentor 带来了基于 Xpedition 的(de)高效布局平台。借助该平台,在满足精准评(ping)(ping)估(gu)的(de)同(tong)时(shi)还(hai)能节省(sheng)时(shi)间(jian),评(ping)(ping)估(gu)结果还(hai)可以被(bei)后面的(de)设(she)(she)计团队直接复(fu)用,加速(su)产(chan)品(pin)设(she)(she)计。实验证明,传统评(ping)(ping)估(gu)方(fang)式需要两到三周时(shi)间(jian),而采(cai)用 Mentor 的(de)评(ping)(ping)估(gu)方(fang)案,时(shi)间(jian)将缩短在一周之(zhi)(zhi)内(nei),相当于为客户节省(sheng)了三分(fen)之(zhi)(zhi)二的(de)时(shi)间(jian)。
为何(he) Mentor 的平(ping)(ping)台能独具(ju)优势(shi)?一方面,当前主流的手(shou)(shou)机芯片厂商大多是基于 Mentor 的 Xpedition 平(ping)(ping)台进行开发,由此,当他们的产品交给下游(you)手(shou)(shou)机厂商后,若后者同样采用(yong) Mentor 平(ping)(ping)台,就可直接复用(yong)参考(kao)设计,并做精准(zhun)的评估。另一方面,Xpedition 平(ping)(ping)台上的工具(ju)众多、功能健全,得以加速评估,提高效(xiao)率(lv)。
据了解,目前主流的手机厂商基本都采用了 Mentor 的平台方案进行手机设计的前期评估。
无锡pcb设计
2 PCB布线后的仿真优化
随着 PCB 高速信号设计(ji)越发普遍,电(dian)子(zi)电(dian)路的设计(ji)越发面临信号完整性(xing)(xing)、电(dian)源完整性(xing)(xing)、热、电(dian)磁兼容(rong)等问题挑(tiao)战。因(yin)此,在经过前(qian)期(qi)的可行(xing)性(xing)(xing)分析,并完成 PCB 板的布线后,还需要对(dui) PCB 板进行(xing)仿(fang)真(zhen)验证。在设计(ji)中引入仿(fang)真(zhen)验证手(shou)段,将大大提(ti)升产品(pin)开发效率、设计(ji)正确性(xing)(xing)。
在(zai)这其(qi)中,电(dian)(dian)源(yuan)完整性(xing)(xing)仿(fang)真是(shi)主要的(de)(de)挑战之一。电(dian)(dian)源(yuan)完整性(xing)(xing)设(she)计的(de)(de)水(shui)平直接影响(xiang)着系统(tong)的(de)(de)性(xing)(xing)能,如整机可(ke)靠性(xing)(xing),信噪(zao)比(bi)与(yu)误(wu)码率,及 EMI/EMC 等(deng)重要指标。随着电(dian)(dian)路信号(hao)边沿(yan)速率上升、大(da)量(liang) I/O 同时(shi)(shi)切换、低功耗设(she)计等(deng)变化到(dao)来,电(dian)(dian)源(yuan)传输问题(ti)日益(yi)重要。就以(yi)智(zhi)能手(shou)(shou)机为例,其(qi) PCB 板的(de)(de)电(dian)(dian)源(yuan)仿(fang)真面临着几(ji)大(da)痛点:手(shou)(shou)机设(she)计中的(de)(de) Power Domain 分组往往非常(chang)复杂,为了(le)进行电(dian)(dian)源(yuan)完整性(xing)(xing)仿(fang)真,工程(cheng)师往往需(xu)要花费非常(chang)多的(de)(de)时(shi)(shi)间(jian)在(zai)繁琐(suo)的(de)(de)端口设(she)定(ding)上,使得仿(fang)真过程(cheng)花费大(da)量(liang)时(shi)(shi)间(jian),还将(jiang)导致工程(cheng)师没有时(shi)(shi)间(jian)做去耦电(dian)(dian)容(rong)的(de)(de)优化。
为此(ci),Mentor 带(dai)来自动(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)的电(dian)源(yuan)优(you)化(hua)(hua)(hua)方案。传统的方法(fa)需(xu)要(yao)大(da)(da)量时(shi)(shi)(shi)间(jian)编(bian)辑(ji)端(duan)(duan)(duan)口(kou),采(cai)用(yong) Mentor 自动(dong)(dong)(dong)化(hua)(hua)(hua)设(she)(she)定(ding)端(duan)(duan)(duan)口(kou)方案,客户可(ke)根据(ju) Power Domain 信(xin)息,自动(dong)(dong)(dong)创建(jian)需(xu)要(yao)的端(duan)(duan)(duan)口(kou),可(ke)以大(da)(da)大(da)(da)缩短端(duan)(duan)(duan)口(kou)编(bian)辑(ji)时(shi)(shi)(shi)间(jian)。实验证明,采(cai)用(yong)此(ci)方案,端(duan)(duan)(duan)口(kou)建(jian)立(li)所需(xu)时(shi)(shi)(shi)间(jian)可(ke)从 2 天降低至十分钟,而在设(she)(she)计出现改动(dong)(dong)(dong)后也无需(xu)花(hua)费大(da)(da)量时(shi)(shi)(shi)间(jian)重新(xin)编(bian)辑(ji)端(duan)(duan)(duan)口(kou)。另外, Mentor 还提(ti)供了自动(dong)(dong)(dong)去耦(ou)方案优(you)化(hua)(hua)(hua)方案,HyperLynx 软件(jian)平台可(ke)自动(dong)(dong)(dong)识别去耦(ou)电(dian)容的端(duan)(duan)(duan)口(kou)模式(shi),通过调用(yong) PDN 优(you)化(hua)(hua)(hua)器,使(shi)用(yong)优(you)化(hua)(hua)(hua)算法(fa)进行自动(dong)(dong)(dong)优(you)化(hua)(hua)(hua),做到同(tong)时(shi)(shi)(shi)减少电(dian)容种类和(he)数量。
与此(ci)同时(shi),去耦(ou)方(fang)案的常规检(jian)查(cha)、去耦(ou)设计的前(qian)期评估、EMI 相关的电源平面检(jian)查(cha)等难题统统可通过 Mentor 方(fang)案迎刃而解(jie)。
3 重要的软(ruan)件(jian)工具
优异的(de)(de)评估(gu)和仿真方(fang)案的(de)(de)实(shi)现离不开重(zhong)要软件平台的(de)(de)支撑(cheng),上(shang)述方(fang)案主(zhu)要涉及到 Mentor 的(de)(de) Xpedition、HyperLynx PI、HyperLynx DRC 等软件平台。
Xpedition 是一(yi)个企业级解决方案(an),具(ju)有完整的设(she)计(ji)(ji)流程,包(bao)括元器件库设(she)计(ji)(ji)与(yu)管理(li)(li)、原理(li)(li)图设(she)计(ji)(ji)、PCB 设(she)计(ji)(ji)、生产数(shu)据的处理(li)(li)、SI/PI 仿真(zhen)、EMC/EMI 分(fen)析、热分(fen)析及数(shu)模混合仿真(zhen)等(deng)。与(yu)同类产品相比,强大的流程管理(li)(li)和(he)数(shu)据管理(li)(li)、并行设(she)计(ji)(ji),协(xie)同设(she)计(ji)(ji),集成式验证(zheng)等(deng)优势是 Xpedition 独(du)有的标(biao)签。
而(er)面向 PCB 设(she)计(ji)人(ren)员的新 Xpedition 平台(tai),为设(she)计(ji)师(shi)提供了用(yong)于(yu)复(fu)杂 PCB 物理设(she)计(ji)、分析(xi)和加工一整(zheng)套可(ke)伸缩的工具(ju),它(ta)将交互(hu)设(she)计(ji)和自(zi)动布(bu)(bu)线有(you)机地(di)整(zheng)合到一个设(she)计(ji)环境中。设(she)计(ji)师(shi)可(ke)以定义所有(you)设(she)计(ji)规则,包(bao)括高速(su)布(bu)(bu)线约束(shu),创建板(ban)型,布(bu)(bu)局,交互(hu)布(bu)(bu)线和自(zi)动布(bu)(bu)线等,直到加工文件(jian)生成(cheng)。采用(yong) Xpedition 平台(tai)实(shi)(shi)现了设(she)计(ji)流程中的验证,从(cong)而(er)使(shi)部署更(geng)加简单,加快实(shi)(shi)现结果的速(su)度,并使(shi)客户(hu)能够(gou)最大(da)化(hua)投资回报。
HyperLynx 是 Mentor 公司的电子电路仿(fang)真验证系列(lie)工具,提供了完整(zheng)(zheng)的仿(fang)真分析(xi)(xi)功能(neng),包括(kuo)电气设(she)(she)计(ji)规则检查(cha)(DRC/ERC)、信号完整(zheng)(zheng)性(xing)(SI)、电源完整(zheng)(zheng)性(xing)(PI)、板级热(re)分析(xi)(xi)、3D 电磁场建(jian)模分析(xi)(xi)等(deng)。这一套(tao)完整(zheng)(zheng)的分析(xi)(xi)和验证软件(jian),可以在 PCB 设(she)(she)计(ji)流程(cheng)(cheng)中随时(shi)满足工程(cheng)(cheng)师(shi)(shi)的需求。通过与设(she)(she)计(ji)流程(cheng)(cheng)的紧密集成,HyperLynx 使 PCB 工程(cheng)(cheng)师(shi)(shi)能(neng)够(gou)有效(xiao)地分析(xi)(xi),解决和验证设(she)(she)计(ji)的关键需求,以避免(mian)代价高昂(ang)的重(zhong)复性(xing)设(she)(she)计(ji),加(jia)快上市(shi)时(shi)间和降低成本(ben)。
其(qi)中,HyperLynx DRC 是一个强大(da)、快速、可全面自定(ding)义(yi)的设计规则(ze)(ze)检(jian)查工具。它可以对不(bu)易仿真(zhen)的复杂设计规则(ze)(ze)进行验证,例(li)如 EMI/EMC 规则(ze)(ze)。
HyperLynx PI 是 Mentor 针(zhen)对(dui)日益显著的(de)电源(yuan)完整性(PI)问(wen)题推(tui)出(chu)的(de)分(fen)析工(gong)具。其(qi)界面(mian)友好,易学易用,可以快速得到(dao)仿真结(jie)果。HyperLynx PI 能够识(shi)别潜在的(de)直流电源(yuan)分(fen)配问(wen)题、优化 PDN 电源(yuan)分(fen)配网络等。
据了解,93%的 HyperLynx 客户认为(wei)采用(yong) HyperLynx 进行(xing)虚(xu)拟(ni)原(yuan)型(xing)制作可以(yi)通过最大程度地减少重复设计并(bing)消除物(wu)理原(yuan)型(xing)来(lai)降(jiang)低成本和设计时间。
如果说此前工程师还苦于没有找到合适且优异的前期评估和仿真验证方案,现在机会来了,Mentor 不仅带来了方案,还为此进行了专题研讨会。
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