PCB新聞 - 通過類比“軟化”PCB設計

模擬是對虛擬樣機的測試，它考慮了所有方面。 隨著設計變得越來越複雜，工程師不可能實現每個方案。 此時，他們只能使用高級類比而不是實驗來做出判斷。

在當今的系統設計中，除了高速高密度電路板帶來的挑戰外，快速產品發佈的壓力使模擬成為系統設計不可或缺的手段。 設計者希望在設計階段使用先進的模擬工具來發現問題，從而高效、高品質地完成系統設計。

在傳統 PCB板設計, 工程師很少訴諸類比. 更經常, it uses the reference designs and design guidelines (ie white papers) provided by upstream chip manufacturers to design in combination with the actual experience of the engineers, 然後對設計產生的原型進行反復測試，以找出問題並修改設計. 這是一次又一次, 直到問題基本解决. 即使偶爾使用類比工具進行設計, 它僅限於部分電路. 修改電路意味著時間延遲. 在產品快速推出的壓力下，這種延遲是不可接受的. 特別是對於大型系統, 一個小的修改可能需要翻轉整個設計. 它給製造商帶來的損失是不可估量的.

產品品質難以保證, 開發週期無法控制, 過度依賴工程師的經驗 這些因素使得上述設計方法難以應對日益複雜的高速和低功耗帶來的挑戰 高密度PCB設計, 囙此，必須使用高級類比. 解决它的工具. “上游晶片製造商給出的設計方案是基於他們自己的原型, 系統製造商的產品不能與上游製造商的產品完全相同； 同時, 一個晶片的設計要求可能與另一個相衝突. 必須類比以確定設計方案.”陳說.

在某種意義上, 模擬是讓軟件完成功能評估，只有在虛擬樣機上測試物理樣機才能完成功能評估. 這是一種更“軟”和更經濟的解決方案.

然而, 高速高密度電路板的模擬不同於傳統的模擬. Mentor圖形科技工程師Yulifu說：“傳統的類比是對原理圖進行的. 它只是新增激勵，並查看輸出以確定功能是否正確； 而高速模擬是在功能正確的前提下進行的, 取決於設計. 表現如何? 這不僅僅是示意圖, 但也適用於 PCB設計.使用類比工具, 你可以判斷哪個方案更接近實際需求, 並在滿足效能要求的基礎上, 判斷哪一個成本較低. 在效能設計和系統成本之間找到平衡. 俞立福說：“使用類比工具, 你可以判斷系統改進的方向是否正確, 指出設計方向, 提高首板成功率, 使產品更快地推向市場. 然而, 無論類比結果與測試結果多麼接近, 它不能替代實際的測試系統."

測試是對系統性能的真實判斷，包括所有真實的環境因素，但模擬是對虛擬原型的“測試”。 它針對某些特定條件。 沒有任何工具可以同時考慮所有實際情況。 類比 然而，隨著科技的發展和工具的不斷改進，類比結果和實際測試結果的近似值越來越高，對設計的指導意義也越來越大，但同時對工程師提出了更高的要求——儘管工具越來越容易使用， 模擬結果的判斷和改進方法都取決於工程師的科技水准和理論基礎。

現時, 在高速PCB模擬中, 最不令人滿意的效果是EMC/電磁干擾. 這是因為對於高速系統, 由於通孔效應的影響, 需要對系統進行3維建模，以有效類比真實環境. 然而, 對於大型複雜系統，例如 PCB板, 很難對其進行3維建模. 據俞立福介紹, 現時, 主要採用專家檢查的方法, 這使EMC/根據國際通用標準，將電磁干擾問題納入印刷電路板的佈局和佈線規則中. Cadence的EMControl是一種類似於專家系統的規則檢查工具, 它還提供了一個定制的介面，方便客戶編寫EMC/適用於公司的電磁干擾檢查規則. Mentor Graphics的安靜專家可以檢查導致EMI問題的錯誤佈線結構, 找出問題所在, 並給出電磁干擾問題的原因和建議的解決方案.

此外，在3維分析方面，Ansoft和Apsim等公司可以提供專業的工具和方法，這些工具可以與Cadence和Mentor圖形系統工具結合使用。