淺談PCB設計復用技巧

????如果項目的設計人員之間缺少有效的交流和溝通，很可能會產(chǎn)生好幾個不同版本的設計數(shù)據(jù)，也可能會出現(xiàn)團隊成員之間眾多的重復設計。不同設計數(shù)據(jù)的版本如果不能共用統(tǒng)一的標準和格式，必然會造成成員之間的溝通障礙和管理困難。重復設計和勞動必將拉低整個團隊的工作效率。這些問題不能提前預知并采取方法避免的話，到設計后期產(chǎn)生沖突時，往往要付出更多的時間和精力來解決問題。這樣整個團隊運作在影響效率的同時，還很有可能會影響項目的研發(fā)周期和預算。

這時候擺在我們面前的問題是：如何將已經(jīng)驗證為成功的設計成果保存下來，為將來的設計或團隊其他成員進行設計復用，而避免重復設計？如何巧妙地進行多路相同電路結(jié)構(gòu)的快速設計？ 如何讓團隊中的每個成員能夠充分地協(xié)作，擁有同樣的標準和模板來管理數(shù)據(jù)？如何讓團隊管理者充分地了解并掌控全局？

設計片段(Snippet) ????

???????作為一個勤勤懇懇兢兢業(yè)業(yè)的電子工程師，您的設計生涯中一定已經(jīng)設計了不少電路。也一定積累了很多經(jīng)驗證下來成功的設計模塊。而這些成功的部分設計很有可能在其他類似產(chǎn)品或同系列項目中再次使用。其中包括它的原理圖和PCB。有沒有一種簡單的方法可以保存這些設計部分，并在其他設計中輕易地進行復用，而不用一遍又一遍地進行同樣的工作呢？或者同一個團隊中其他同事需要用到這部分設計，也不用從頭設計，而直接把您保存的設計成果復制粘貼過去呢？

???????Altium Designer就提供了這樣一種功能，設計片段(Snnipet)。通過設計片段保存在某個文件夾，然后像復制片段一樣輕松復制現(xiàn)成的原理圖設計和PCB設計片段到自己的項目中來。這種方法的好處，除了能讓您輕松地復制現(xiàn)成的設計，還可以對復制過來的設計片段做適合自己的調(diào)整和更改。比如對某些布線做些更改，對某幾個元器件進行替換等等。

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?????? 設計片段的復用是Altium Designer這款統(tǒng)一的設計平***有的好處。如果在一個多鐘設計軟件切換的設計環(huán)境中，由于設計數(shù)據(jù)遵循不同的結(jié)構(gòu)，用簡單的片段復制的方法是行不通的。

器件式原理圖(Device sheet)

???????在模塊復用方面，有沒有一種方法將我經(jīng)常用到的電路圖作為一個整體，像一個元器件一樣到處調(diào)用？還可以在不同的項目中被不同的設計師調(diào)用？

????? ?莫急莫急，Altium Designer的器件式原理圖Device Sheet就是干這個的！軟件自帶有好多好多成熟的設計模塊，這些設計模塊原理圖都做成Device Sheet像一個元器件一樣供您隨意調(diào)用。如下圖所示。這張原理圖FLASH_S29GL256N11FFIV10_16Mx16(右上角所示)，被做成了Device Sheet(右上綠色方塊圖，循環(huán)標志表示可復用)。然后這張器件式原理圖被多個項目像使用元器件一樣調(diào)用(放在上一層原理圖中，編譯即可出現(xiàn)這張Device Sheet的子原理圖)。調(diào)用這個Device Sheet的兩個不同的設計項目分別是NB2DSK.PRJPCB和DaughterBoard.PRJPCB。如此這般，一個團隊中不同成員要復用同一張原理圖模塊就變得非常簡單。只需要將其保存成Device Sheet即可隨意調(diào)用。

???????對于器件式原理圖，除了軟件本身提供的豐富多樣的Device Sheet之外，工程師自己也可以將自己得意的作品或?qū)砜赡軙陀玫脑O計模塊，做成器件式原理圖。保存在自己指定的位置，方便自己調(diào)用，或分享給其他有需要的人。贈人玫瑰，收留余香哦。

多通道設計方法(Multichannel)

??????在設計中通常會有需要在不同位置重復使用同一張原理圖。例如船舶行業(yè)的高壓共軌電控噴油系統(tǒng)或電控注油器等，需要對6路噴油系統(tǒng)采取同樣的驅(qū)動電路（一模一樣的電路結(jié)構(gòu)和元器件）來保持驅(qū)動一致性?；蛘吣硞€集中控制單元，對多個控制終端的控制電路完全一模一樣。這樣的情況下，我們不需要為每一個通道復制粘貼同一張重復的原理圖。因為這樣的復制粘貼在原理圖是比較清楚的，但是到PCB布局布線階段就是一團亂麻，無法保證每個通道擁有同樣的布局結(jié)構(gòu)和布線情況。而這些微小的區(qū)別也會影響執(zhí)行效果或者時序問題。如下圖所示，16路一模一樣的電路的，導入到PCB中完全打亂的元器件，我怎么一個個地找到它們并放到該放的地方？太麻煩了!

??????因此，這種多通道設計(重復使用同樣的原理圖)必須要保證原理圖上清晰可辨，以及PCB上完全一致的布局布線。下面看Alitum Designer是如何應用多通道設計簡化工程師的工作量的。

比如下圖左這張原理圖要重復使用5次，即5個通道。那么首先生成這5個通道的頂層方塊圖，重復5層疊加。

??????從原理圖導入數(shù)據(jù)到PCB。會生成5個Room，將5張原理圖的電路框在5個不同的Room里。如下圖所示。對其中一個通道進行布局布線。如下圖右邊，上方的扇形Room，為已經(jīng)布局布線完畢。

? ? ? ?然后用Copy Room Format的功能將5個Room變成一模一樣的布局布線，扇形結(jié)構(gòu)。再將這5個通道的布局布線按照圓形極坐標拼在一起，組成一個圓。如下圖所示。這種方式保證了在PCB布局布線階段極大的方便性，而且不會出錯。

各種設計模板保持標準統(tǒng)一性(Template)

原理圖模板

??????如果一個設計項目的電路圖比較復雜比較大，通常不會把所有設計堆放在同一張原理圖。會將電路分成若干個子電路模塊，每張子電路模塊都會標記相應的標題欄，大概的功能等等。一般來說，一個完整漂亮的設計，他人讀你的電烙圖時，一眼能夠從你的圖紙標題欄以及相關(guān)模塊的連接結(jié)構(gòu)來了解其電路的整體基本情況。因此，每一張原理圖上的標題欄，作者信息，特別是不同的設計師每人設計一張圖紙的時候，其標題欄以及相關(guān)說明信息一定要統(tǒng)一標準，不至于各種不同的風格引起混亂。那么原理圖模板的設計和應用對于這種大型項目，團隊合作的情況下需求尤其明顯。

如下圖所示，為某船舶研究所設計的原理圖模板標題欄。

???????因為是軍工單位研究所，標題欄在一般的常用信息之外還包含有名稱，材料，保密等級等特殊要求信息，以及設計，校對，審核，標檢，審定等等層級審批歸檔手續(xù)。最后為了設計的統(tǒng)一性，還分別為不同紙張大小設計同樣的標題欄，便于設計數(shù)據(jù)的管理和歸檔。如下圖所示，為A0到A4各種不同規(guī)格紙張的原理圖設計模板。

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??? ? ?2. PCB設計模板

在PCB設計方面，如果有若干同一系列產(chǎn)品的板子，其尺寸和接口布局以及安裝定位孔都已經(jīng)確定不會更改的情況下，就需要將其做成PCB模板。以后每次進行一個新的設計時，就將原理圖直接導入到這個PCB設計模板里面去，節(jié)省了大量的板形設計，周邊布局設計，以及安裝定位部分的設計。直接將精力應用于設計更改本身。大大地節(jié)省了無謂的重復勞動，而且不會出錯。

如下圖所示為Altium Designer示例模板文件PCI short card 5V - 64 BIT.PCBDoc。其中包含有常見的接口元件布局，PCB板形和尺寸標注信息，以及安裝定位孔設計等等。

???3. BOM模板

信息化建設成為現(xiàn)代企業(yè)快速提升核心競爭力，實現(xiàn)跨越式發(fā)展的必由之路。時至今日，企業(yè)不再追求單點、局部應用方式的信息化，而越來越看重應用整合、流程優(yōu)化和信息共享的整體信息化。

在企業(yè)中，BOM(物料清單)貫穿于產(chǎn)品概念設計、詳細設計、工藝規(guī)劃、樣機試制、加工制造、銷售維護直至產(chǎn)品消亡等整個生態(tài)過程。隨著企業(yè)信息化建設的推進，BOM成為企業(yè)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理的核心，是各應用信息系統(tǒng)之間進行數(shù)據(jù)集成的基礎和橋梁。BOM管理成為企業(yè)工程信息化和管理信息化的主要內(nèi)容。

如下圖所示的產(chǎn)品生命周期管理中，BOM貫穿整個生命周期的始末。從BOM提供，BOM管理，到BOM使用都離不開。在Altium Designer中，BOM同樣貫穿電子產(chǎn)品的概念設計到最終制造銷售維修的整個過程。

???????Altium Designer提供電路設計BOM，并且可以導入結(jié)構(gòu)step件，在設計途中可以更改并管理BOM。當設計完成之后，進行電子產(chǎn)品加工制造，元件采購，產(chǎn)品裝配的時候，分別有工藝BOM，采購BOM，制造和裝配BOM信息。在整個產(chǎn)品生命周期中扮演重要的角色。

因此，對于BOM的模板也是非常豐富的。如下圖所示為用于BOM Review的模板生成的Excel文件。

???????Altium Designer的BOM模板數(shù)據(jù)來源可以采集全方位的信息，而輸出模板也有N多種類型(用于采購，制造，裝配，審核等等)。文件格式也豐富多樣。

???????并且對于每一個BOM模板文件，需要抓取哪些欄目信息，哪些內(nèi)容，都是可以自行配置和更改的?？梢哉业皆碆OM模板文件(在安裝目錄Template文件夾里)，對抓取數(shù)據(jù)列進行配置。最終輸出你心中所需要的不同用途的BOM信息。