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A medida que aumenta la complejidad de los dispositivos que llevan, el diseño de PCB se vuelve cada vez más complejo. Durante mucho tiempo, los ingenieros de diseño de circuitos han estado haciendo sus propios diseños sin ningún accidente, y luego entregan el diseño de circuito completado a los ingenieros de diseño de pcb. Después de completar el trabajo de forma independiente, el ingeniero de diseño de PCB transfirió el archivo Gerber a la fabricación de pcb. Fábrica El trabajo de los ingenieros de diseño de circuitos, los ingenieros de diseño de PCB y los fabricantes de PCB está aislado entre sí y apenas se comunica.
El primer paso en el diseño de PCB es en la etapa conceptual. En este momento, el ingeniero de diseño de circuitos debe realizar una evaluación técnica con el ingeniero de diseño de pcb. Esta evaluación debe tener en cuenta las siguientes cuestiones:
¿1. ¿ qué equipos se han utilizado?
¿2. ¿ qué tipo de embalaje utiliza el equipo? ¿¿ cuál es el número de pines? ¿¿ cuál es la configuración del pin?
¿3. ¿ cuántas capas de PCB se deben utilizar en función de la compensación entre costo y rendimiento?
¿4. ¿ cuáles son los valores objetivo de parámetros como la frecuencia del reloj y la velocidad de la señal?
Además, los ingenieros de diseño deben considerar factores como la arquitectura del bus, el uso de conexiones paralelas o seriales y las estrategias de emparejamiento de impedancias. Cuando la resistencia no coincide, se producen reflejos, campanas y otras interferencias no deseadas.
Para el diseño actual de pcb, es mejor hacer cualquier cosa de acuerdo con las reglas. En el pasado estaba limitado por problemas de fabricación, pero ahora todo está sujeto a restricciones complejas cuando los ingenieros intentan reducir el tamaño del PCB y permitirle fabricarlo. Aunque los requisitos de diseño pueden causar muchas restricciones, también es importante no dejar que el diseño esté demasiado restringido. En comparación con el diseño simple con restricciones, es más sabio aprender más de la simulación y el análisis.
La simulación es la clave
Una vez diseñado el circuito y trazado el esquema, ha llegado el momento de realizar la verificación funcional, que suele hacerse con herramientas analógicas. El objetivo de la simulación no es reemplazar la generación de prototipos físicos, sino evitar la generación repetida de prototipos, ya que la simulación permite a los ingenieros de diseño descubrir defectos de diseño que normalmente no se pueden encontrar antes de la generación de prototipos.
Durante la simulación, se pueden probar varias topologías de diseño y reemplazarlas por equipos de diferentes fabricantes para verificar su impacto en el rendimiento del circuito. Sin embargo, en la simulación, hay problemas interminables en la disponibilidad y eficacia del modelo. En la actualidad, todos los kits de diseño de PCB de uso común tienen costosas bibliotecas de modelos, pero puede ocurrir que un dispositivo específico no esté en la Biblioteca muchas veces. Sin embargo, los proveedores de equipos suelen resolver este problema lanzando modelos Spice en sus sitios web, por lo que es mejor encontrarlos en los sitios web de los proveedores de equipos.
Restricciones en el cableado tortuoso
Pero la simulación basada en Spice también tiene limitaciones. Puede generar señales analógicas idealizadas que no necesariamente representan condiciones reales. Las señales reales pueden tener ruido y cambio de fase que cambian la autenticidad.
Implementación física
Después de eliminar los problemas de rendimiento a través de la simulación, el siguiente paso es colocar y cableado los circuitos para generar prototipos físicos. El diseño y el cableado deben garantizar que el rendimiento del circuito cumpla con los requisitos de las especificaciones de diseño y que la forma de la placa de circuito coincida con los parámetros de la forma de diseño. En este momento, será muy necesario trabajar con ingenieros mecánicos.
Restricciones de diseño
El diseño de PCB enfrenta muchos desafíos, el principal de los cuales es garantizar que se cumplan estas restricciones. Estas restricciones se utilizan para resolver problemas de integridad de la señal, problemas de manufacturabilidad, interferencia electromagnética, efectos térmicos o combinaciones de estos problemas.
Además de las limitaciones de diseño, muchos factores relacionados con la tecnología actual de dispositivos específicos complican el diseño y el cableado de pcb. Por ejemplo, las tecnologías avanzadas de encapsulamiento de semiconductores, como los chips a bordo (cob), pueden hacer que el cableado sea extremadamente difícil. Los encapsulamientos actuales de alta densidad albergan más de 2.000 Pines con un espaciamiento de menos de 0,65 mm. este tipo de encapsulamiento dificulta mucho la gestión de las velocidades de I / o y señal, y este encapsulamiento de escape Routing también es un trabajo altamente calificado.
El diseño de PCB y el cableado de dispositivos lógicos programables son otro desafío. Algunos kits de diseño de PCB de alta gama, como los proporcionados por altium y mentor graphics, pueden estar estrechamente vinculados a las herramientas de diseño de los proveedores de FPGAs para completar el diseño integrado de FPGAs y los propios pcb.
En el pasado, la configuración de pin de las grandes FPGAs solía ser realizada por ingenieros de diseño de fpgas, pero el diseño de PCB y el cableado no se consideraban demasiado en la configuración. La gente ahora se da cuenta de que un FPGAs con E / s programables es la fuente de trayectorias de entrada y salida. Es mucho más fácil cambiar la FPGAs para adaptarse al diseño de los PCB que cambiar los PCB para coincidir con la configuración de E / s de la fpgas.
Inspección final
El último paso antes de la fabricación del diseño de PCB es la inspección final. Se debe comprobar la integridad y la puntualidad de la señal para garantizar que la señal llegue a su destino a tiempo y que haya suficiente garantía de calidad. Los conflictos de restricciones de diseño se expondrán en este momento y deben sopesarse.
Al final del diseño del pcb, se deben generar datos de fabricación, incluidos todos los documentos relacionados con la producción, el montaje y las pruebas. Durante todo el proceso de diseño, debe haber suficiente comunicación entre los miembros del equipo de diseño y el fabricante para comprender las capacidades técnicas y limitaciones del fabricante. Además, los datos de fabricación deben verificarse para que los ingenieros de diseño tengan la última oportunidad de detectar errores.
