如何實(shí)現(xiàn)低成本印刷電路板設(shè)計和布局

pcb板設(shè)計的主要趨勢之一是逐漸向開源硬件模型和控制系統(tǒng)發(fā)展。另一個主要趨勢是開發(fā)板的爆炸性增長。印刷電路板設(shè)計工具正被應(yīng)用到越來越多的開發(fā)板設(shè)計中。這篇文章將告訴你在過去的25年里，該行業(yè)是如何實(shí)現(xiàn)低成本印刷電路板設(shè)計和布局的。

隨著pcb板設(shè)計越來越常用于現(xiàn)有的開發(fā)板，而子板被用于驅(qū)動液壓裝置和伺服馬達(dá)或根據(jù)光、運(yùn)動和聲音執(zhí)行任務(wù)，印刷電路板設(shè)計趨勢逐漸趨向于開源硬件模式和控制系統(tǒng)。

pcb板設(shè)計的另一個主要趨勢是開發(fā)板的爆炸性增長。2013年10月，對世界各地的pcb板設(shè)計師進(jìn)行了一項(xiàng)調(diào)查，包括來自42個不同國家的專業(yè)工程師。

調(diào)查結(jié)果顯示，近2/3的受訪者（64%）認(rèn)為開發(fā)板在一定程度上降低了他們對定制pcb板設(shè)計的需求。從表面上看，這一結(jié)果威脅到pcb板設(shè)計的發(fā)展，但實(shí)際情況是印刷電路板設(shè)計工具正被越來越多的開發(fā)板設(shè)計所應(yīng)用。

然而，自誕生以來，印刷電路板的設(shè)計并沒有發(fā)生根本性的變化。pcb板設(shè)計領(lǐng)域的創(chuàng)新技術(shù)一直專注于降低開發(fā)板的成本和縮短開發(fā)時間，但印刷電路板布局一直基本保持不變，只改變所用的元件和產(chǎn)品性能——這也是大多數(shù)設(shè)計復(fù)雜性的根本原因。

面對激烈的競爭環(huán)境，縮短產(chǎn)品設(shè)計周期對工程師和管理者來說至關(guān)重要。許多公司最關(guān)心的問題之一是：工程師如何獲得能夠縮短產(chǎn)品上市時間和降低設(shè)計成本的開發(fā)工具，從而應(yīng)對日益復(fù)雜的pcb板設(shè)計。設(shè)計周期在產(chǎn)品投放市場的時間起著決定性的作用，印刷電路板布局經(jīng)常用來彌補(bǔ)初始設(shè)計過程中的延遲。此外，由于制造商的工作場所和設(shè)計團(tuán)隊(duì)分布在世界各地，不難想象獲得最佳開發(fā)工具有多困難，這使得多個設(shè)計團(tuán)隊(duì)和產(chǎn)品上市時間具有挑戰(zhàn)性。

為了應(yīng)對這些挑戰(zhàn)，制造商迫切需要能夠利用現(xiàn)有資源的開發(fā)工具，包括允許互操作性的人力和計算機(jī)工具。這些開發(fā)工具簡單易用，具有可擴(kuò)展性，并且可以連接設(shè)計過程中其他耗時的設(shè)計階段。工程師經(jīng)常提到的pcb板設(shè)計工具的性能包括：

提供未定義的漸進(jìn)學(xué)習(xí)曲線》“在不犧牲生產(chǎn)率的情況下，可以在同一個項(xiàng)目中安排多個設(shè)計師?！?/p>

為密集任務(wù)提供理想的即插即用模式，以提高生產(chǎn)率

支持世界各地的用戶實(shí)時協(xié)作

在設(shè)計過程的每個階段，可以動員多學(xué)科技術(shù)專家進(jìn)行開發(fā)和設(shè)計，而不犧牲生產(chǎn)能力。

電子行業(yè)高端市場上的一些產(chǎn)品可用于分析設(shè)計人員的實(shí)際設(shè)計、芯片內(nèi)部工作方式以及芯片對其外圍產(chǎn)品的反應(yīng)。對工程師來說，問題是他們?nèi)绾文芤宰钌俚呐妥钌俚腻e誤達(dá)到這一步……沒有任何運(yùn)氣。

雖然市場上有大量的商業(yè)產(chǎn)品（大部分都很貴，非常貴），但只有少數(shù)產(chǎn)品的價格可以接受……它們不僅結(jié)合了強(qiáng)大的功能，而且提供了非常低的啟動許可成本。產(chǎn)品的可用性和其他特性變得越來越重要，可以有效地加速復(fù)雜的設(shè)計，降低設(shè)計的初始成本。

調(diào)查還調(diào)查了工程師在選擇pcb板設(shè)計軟件時優(yōu)先考慮的因素，如價格、功能、易用性、服務(wù)支持等。調(diào)查結(jié)果清楚地表明，大多數(shù)設(shè)計工程師在購買設(shè)計工具時更注重功能而不是價格，60%的受訪者認(rèn)為功能是一個“極其重要”的因素。它一直在為用戶提供超級功能的產(chǎn)品，但每一代軟件產(chǎn)品都越來越難以滿足用戶的需求。工程師需要的是一種軟件產(chǎn)品，它不僅能優(yōu)化設(shè)計時間，還能為他們創(chuàng)造更多的創(chuàng)新和測試時間。

EAGLE受到全世界工程師的喜愛，廣泛用于從開源硬件到各種協(xié)作項(xiàng)目的開發(fā)，包括電動汽車、方程式賽車、納米衛(wèi)星、商業(yè)月球漫步等項(xiàng)目。鷹的成功秘訣在于它不僅適合初學(xué)者，而且可以滿足高級用戶的需求。它可以為他們提供多種選擇，從而大大縮短設(shè)計和測試過程時間。

市場為Linux、蘋果機(jī)和視窗系統(tǒng)提供了大量完全免費(fèi)的開發(fā)工具。當(dāng)需要節(jié)約成本時，工程師購買開發(fā)工具的基礎(chǔ)是什么？

支持功能擴(kuò)展

具體來說，模擬、數(shù)據(jù)輸入和輸出以及定制命令是通過用戶語言程序（ULP）執(zhí)行的。鷹用戶一直在努力實(shí)現(xiàn)突破性創(chuàng)新，并通過使用數(shù)百個ULP來提高軟件的多功能性。例如，新引入的EAGLEUp3D設(shè)計轉(zhuǎn)換器使工程師能夠從Eagle導(dǎo)出2D布局圖，并將其導(dǎo)入谷歌草圖（GoogleSketchUp），從而創(chuàng)建精確的3D原型仿真圖。這使用戶能夠?qū)⒍鄠€電路板集成到同一個型號中，使他們能夠檢測未對準(zhǔn)的連接器和大尺寸組件之間的“碰撞”，同時也使他們能夠測量設(shè)備周圍的氣流以及測試和安裝點(diǎn)的可用性。這些在設(shè)計共享和開發(fā)以及重新評估系統(tǒng)級問題中特別有用。鷹也可以從其他制造商進(jìn)口機(jī)械格式數(shù)據(jù)，并提供所有源代碼。ULP結(jié)構(gòu)使用戶能夠在現(xiàn)有設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)一步構(gòu)建定制設(shè)計，以滿足特定的設(shè)計要求。

加快設(shè)計周期

工程師通常將元件放置在電路板上，然后載入原理圖并將其放置在印刷電路板上以模擬其行為。CadSoftEAGLE6.4版最近的一系列功能改進(jìn)使工程師們可以輕松使用內(nèi)衣的高性能SPICE仿真器——LT-SPICE、原理圖輸入工具和波形顯示。用戶現(xiàn)在可以模擬現(xiàn)有的EAGLE原理圖，并從EAGLE開始自動轉(zhuǎn)換。

獲得快速報價或更流暢的設(shè)計鏈

雖然工程師已經(jīng)制定了符合項(xiàng)目預(yù)算和進(jìn)度的材料成本，并準(zhǔn)備開始制造印刷電路板，但他們通常需要先發(fā)出材料成本，然后等待決定。因此，工程師們迫切需要從可靠的高質(zhì)量服務(wù)合作伙伴那里獲得專用工具，以便快速獲得小批量印刷電路板制造的報價，并獲得快速原型設(shè)計服務(wù)。

大型組件庫

這對生產(chǎn)率至關(guān)重要，因?yàn)橛脩舨豢赡転橛媱澨砑拥诫娐分械拿總€組件“設(shè)計定制組件”。EAGLE本身已經(jīng)創(chuàng)建了各種各樣的組件庫，用戶也可以通過電子聯(lián)盟社區(qū)獲得由制造商直接提供或由用戶共享的組件庫。由于從頭開始為每個組件創(chuàng)建一個小型定制數(shù)據(jù)庫需要20分鐘，如果組件庫能夠?yàn)楣こ處熖峁┮粋€可靠且豐富的信息資源中心，并由活躍的社區(qū)成員進(jìn)行驗(yàn)證，這將大大有助于工程師的設(shè)計。

為了簡化和加快設(shè)計過程，電子設(shè)計工程師也可以使用設(shè)計鏈接（DesignLink）作為功能工具來指定所需的組件。通過設(shè)置參數(shù)，可以從e-alliance的在線產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫中快速搜索到合適的組件。此外，工程師可以獲得關(guān)于組件產(chǎn)品的大量技術(shù)信息，包括技術(shù)手冊、特定應(yīng)用解決方案指南的鏈接、定價和上市時間等。，這可以在EAGLE設(shè)計環(huán)境中獲得，而無需跳過多個網(wǎng)頁。

總之，隨著電子設(shè)計趨勢的不斷發(fā)展，產(chǎn)品功能性、可用性和價格等核心因素仍然是工程師最重要的因素。