PCB分析考虑每一个设计师

2018年9月11日

介绍

在董事会(PCB)复杂性要求执行不同的分析类型,以确保强劲的性能。这种复杂性带来的是不断增加的总线数据速率提供大的吞吐量;需要保持恒定阻抗的网,跨越多个形式因素;高传输损耗引起的损耗层压材料;高温下的功率损耗和温升组件和铜的痕迹;和失败测试需要进行产品的资格。本文将展示如何将这些因素降低PCB性能利润率和需要不同类型的分析,以避免失败在整个PCB设计周期。

电分析

事实上技术节点相关联的高数据率在硅处理器需要先进的信号和电源完整性仿真使用先进的工具。混合信号的模拟是优化性能模式,包,多氯联苯,连接器,和结束点。

模型进行模拟,设计师使用供应商在适当的时候,为自己创造模型设计。随着EDA工具的出现,设计师也可以使用来自不同来源的模型。大多数模拟完成pre-layout阶段的PCB设计阶段建立路由准则实现PCB布局。在整个设计阶段,设计者确定施工分层盘旋飞行,组件放置,解耦策略,和损失降低对于一个给定的产品。

在布线后的分析,设计师使用精确的三维(3 d)解决提取频域模型根据实际布局和级联块组件模型中使用时域模拟如PSpice软件或幽灵。模拟允许拓扑的优化性能和完整的设计布局更新端点之间收发器在PCB制造。

图1显示了电分析PCB。分析提供了一些视觉观点如阻抗、耦合,并检查指标。虽然这样做通常是为了关键在PCB痕迹,它可以很容易地做所有的PCB痕迹。这个视觉显示违反设计规则(drc)的颜色,从而使设计师更容易迅速捕获并修复设计违规。

图1:PCB电子分析的观点

pre-layout和布线后的方法优化设计的方法已被证明有用得到第一次的文章之前,尤其是硬件不可用,从而减少设计的衍生和第一次使设计达到业绩目标。节奏设计系统提供了一个完整的系统设计平台的助手在电气模拟和多氯联苯的分析。其他工具提取工具(PowerSI),系统仿真工具(SystemSI) Spice-Circuit模拟器(幽灵)Electrical-Thermal Co-simulator (PowerDC)和计算流体动力学(摄氏度)。这些工具助手在分析流和简化PCB设计过程和产量强劲的性能。

热分析

像电效应、温度效应导致PCB组件功率损耗和可能导致不符合的产品。这种影响是加剧了事实上技术泄漏电流占主导地位。像电子同行,也可以很容易地模拟热影响和计划通过观察在PCB设计中温度分布和热通量地图。

分析材料特性对PCB设计至关重要,因为材料特性确定PCB性能。非均匀材料在不同的方向有不同的膨胀系数,称为各向异性,可以导致碎片的材料的影响下改变温度。例如,硅的PCB组件的热导率下降明显随着温度的增加。这减缓速度的处理器的吞吐量。更具体地说,铜电阻多氯联苯增加大约30%增加80摄氏度的温度。功率损耗,温升增加物质损失焦耳加热,减少信号传输距离。

PCB设计者考虑的温度依赖性的模拟采用行为模型为不同的过程。适当范围值的过程角落组合过程的电压和温度(PVT)为典型,快,和缓慢的问题。特殊晶体管在节奏行为(T2B)工具可以用来构建模型对各种过程角落的模拟设备操作。这个考虑的影响过程角落,构建成模型后用于分析和模拟。同样重要的是在组件方面,工程师可以使用流体动力学模拟3 d组件传热和显示地图和温度梯度。他们可以比较模拟结果与最高评级来确定可能的组件故障。

Co-analysis热与电效应是最先进的设计保证。作为一个放置在PCB组件所需的组件间的分配权力,它可能更适合电路的考虑,反之亦然。例如,将罐组件在PCB屏蔽敏感电路对PCB的电磁干扰(EMI)的热量从而增加板电阻率和功率损失。另一方面,一个大的散热器放置在PCB可以导致EMI辐射和噪声耦合电路附近呈现其在外工作规范。所以通常进行联合仿真发展之间的权衡和平衡PCB性能设计标准。

图2显示了温度分布在PCB领域使用抑扬顿挫热Explorer分析。结果显示大温度梯度在多个PCB组件。这样的分析与会计助理设计工程师功率损耗的PCB痕迹和组件和PCB区域周围的环境。