如何實現低(dī)成本PCB設計(jì)與布局?

        PCB設計(jì)的一大(dà)趨勢是逐漸傾向于開(kāi)源硬件模式與控制(zhì)系統，另一大(dà)趨勢是開(kāi)發闆的爆炸性增長，PCB設計(jì)工具正被應用于越來(lái)越多(duō)的開(kāi)發闆設計(jì)當中。本文将向您講述過去25年間(jiān)業界如何實現低(dī)成本PCB設計(jì)與布局。 

随着PCB設計(jì)越來(lái)越普遍地與既有(yǒu)開(kāi)發闆搭配使用，同時(shí)子闆被用于驅動液壓裝置與伺服電(diàn)機或根據光線、動作(zuò)及聲音(yīn)等執行(xíng)任務，PCB設計(jì)趨勢逐漸傾向于開(kāi)源硬件模式與控制(zhì)系統。 
    PCB設計(jì)的另一大(dà)趨勢是開(kāi)發闆的爆炸性增長。2013年10月，針對全球PCB設計(jì)師(shī)進行(xíng)了一次調研，調研對象包括來(lái)自42個(gè)不同國家(jiā)的專業工程師(shī)。
    調研結果顯示：近2/3的受訪者(64%)認為(wèi)開(kāi)發闆一定程度上(shàng)降低(dī)了他們對定制(zhì)PCB設計(jì)的需求。表面看來(lái)，這個(gè)結果威脅到了PCB設計(jì)的發展，但(dàn)真實的情況是，PCB設計(jì)工具正被應用于越來(lái)越多(duō)的開(kāi)發闆設計(jì)當中。 
    盡管如此，但(dàn)自其誕生(shēng)以來(lái)，PCB設計(jì)并沒有(yǒu)發生(shēng)根本性改變。PCB設計(jì)領域的創新技(jì)術(shù)一直集中于降低(dī)開(kāi)發闆成本并縮短(duǎn)開(kāi)發時(shí)間(jiān)，但(dàn)PCB布局卻始終基本上(shàng)保持一緻，不斷改變的隻是使用的元器(qì)件及産品性能-這也是造成大(dà)多(duō)數(shù)設計(jì)複雜度的根本原因。 
    面對激烈的競争環境，縮短(duǎn)産品設計(jì)周期對工程師(shī)及管理(lǐ)人(rén)員至關重要。許多(duō)公司最關心的一個(gè)問題是：工程師(shī)如何才能獲得(de)可(kě)縮短(duǎn)産品上(shàng)市時(shí)間(jiān)并可(kě)降低(dī)設計(jì)成本的開(kāi)發工具，從而應對越來(lái)越複雜的PCB設計(jì)。設計(jì)周期對産品投放市場(chǎng)的時(shí)間(jiān)具有(yǒu)極大(dà)的決定性作(zuò)用，而其中的PCB布局往往用作(zuò)彌補設計(jì)流程初期的延期問題。此外，由于廠商工作(zuò)地點及設計(jì)團隊分布在全球各地，我們不難想象要獲得(de)最好的開(kāi)發工具有(yǒu)多(duō)麽困難，這就使得(de)多(duō)個(gè)設計(jì)團隊及産品上(shàng)市時(shí)間(jiān)受到挑戰。 
    為(wèi)了應對這些(xiē)挑戰，廠商急需可(kě)利用既有(yǒu)資源的開(kāi)發工具，包括允許互操作(zuò)性的人(rén)工與計(jì)算(suàn)機工具。這些(xiē)開(kāi)發工具簡單易用，具備擴展性能，可(kě)将設計(jì)流程中其他耗時(shí)的設計(jì)階段連接起來(lái)。工程師(shī)經常提到的PCB設計(jì)工具性能包括： 
    提供漸進的學習曲線undefined> "無需犧牲産能即可(kě)支持多(duō)個(gè)設計(jì)師(shī)在同一個(gè)項目上(shàng)布局 
    提供理(lǐ)想的即插即用模式，用于執行(xíng)密集型任務以提高(gāo)生(shēng)産率

 
    支持全球各地用戶實時(shí)協作(zuò) 
    在設計(jì)流程各個(gè)階段，無需犧牲産能即可(kě)調動多(duō)學科技(jì)術(shù)專家(jiā)進行(xíng)開(kāi)發設計(jì) 
    電(diàn)子行(xíng)業高(gāo)端市場(chǎng)具備的一些(xiē)項目能夠用于分析設計(jì)師(shī)的實際設計(jì)、芯片如何進行(xíng)內(nèi)部工作(zuò)以及芯片如何應對其外設産品。對于工程師(shī)來(lái)說，問題在于他們如何才能以最少(shǎo)的付出及最少(shǎo)的錯誤…而不靠一點運氣到達這一步。 
    雖然市面上(shàng)有(yǒu)大(dà)量商用産品(大(dà)多(duō)數(shù)價格昂貴，非常貴)，但(dàn)隻有(yǒu)少(shǎo)數(shù)産品的價格還(hái)算(suàn)可(kě)接受…它們不僅融合了強大(dà)功能并且提供非常低(dī)的啓動許可(kě)成本。産品的易用性等特性變得(de)越來(lái)越重要，可(kě)有(yǒu)效地加速複雜設計(jì)同時(shí)降低(dī)設計(jì)初期的成本。 
    調研還(hái)對工程師(shī)在選擇PCB設計(jì)軟件時(shí)優先考慮的因素進行(xíng)了調查，例如價格、功能性、易用性、服務支持等。調研結果清楚顯示，大(dà)多(duō)數(shù)設計(jì)工程師(shī)在購買設計(jì)工具時(shí)更為(wèi)看重功能性而非價格，且60%的調查對象認為(wèi)功能性是"極其重要的"一個(gè)因素。一直為(wèi)用戶提供超強功能産品，但(dàn)要滿足用戶的需求對于每一代軟件産品越來(lái)越具有(yǒu)挑戰性。工程師(shī)需要的是一款既可(kě)優化設計(jì)時(shí)間(jiān)，同時(shí)可(kě)為(wèi)他們創造更多(duō)時(shí)間(jiān)以進行(xíng)創新與檢測的軟件産品。 
    EAGLE備受全球工程師(shī)喜愛(ài)，被廣泛應用于從開(kāi)源硬件到各種協作(zuò)性工程項目的開(kāi)發，包括電(diàn)動車(chē)、方程式賽車(chē)、超微型衛星、商業月球漫步等各類項目。EAGLE的成功秘訣在于其既适合初學者，同時(shí)又可(kě)滿足高(gāo)級用戶的需求，可(kě)為(wèi)他們提供多(duō)種選擇從而有(yǒu)利于極大(dà)地縮短(duǎn)設計(jì)與檢測流程時(shí)間(jiān)。 
    市面上(shàng)為(wèi)Linux、Mac及Windows系統提供了大(dà)量完全免費的開(kāi)發工具。在需要節約費用的情況下，哪些(xiē)産品特性成為(wèi)工程師(shī)采購開(kāi)發工具的依據? 

    支持功能擴展 
    确切地說是通(tōng)過用戶語言程序(ULP)執行(xíng)仿真、數(shù)據輸入與輸出以及自定義命令。EAGLE用戶一直努力實現突破性創新并通(tōng)過使用數(shù)百種ULP協同提升軟件的多(duō)功能性，例如：新近推出的EagleUp3D設計(jì)轉換器(qì)使工程師(shī)能夠将2D布局圖從EAGLE一鍵導出并導入GoogleSketchUp，從而創建精确的3D原型模拟圖。這使用戶能夠将多(duō)個(gè)電(diàn)路闆整合到同一個(gè)模型當中，使他們能夠檢測未對準的連接器(qì)及高(gāo)尺寸元器(qì)件之間(jiān)的"碰撞"，同時(shí)使他們還(hái)能夠測定設備周邊的氣流以及測試與安裝點的可(kě)用性。這些(xiē)在進行(xíng)設計(jì)分享與開(kāi)發，以及重新評估系統級問題時(shí)特别有(yǒu)用。EAGLE還(hái)可(kě)能實現其它制(zhì)造商機械格式數(shù)據的導入，并提供所有(yǒu)源代碼。ULP結構使用戶能夠在現有(yǒu)設計(jì)基礎上(shàng)進一步構建出滿足特定設計(jì)需求的定制(zhì)化設計(jì)。 

    加快設計(jì)周期 
    工程師(shī)通(tōng)常都是在電(diàn)路闆上(shàng)放置元器(qì)件，随後載入原理(lǐ)圖并放置到PCB上(shàng)模拟其行(xíng)為(wèi)。CadSoftEAGLE6.4版本最近采取的一系列功能改進使得(de)工程師(shī)可(kě)以方便使用淩力爾特的高(gāo)性能SPICE仿真器(qì)-LT-Spice、原理(lǐ)圖輸入工具及波形顯示器(qì)。用戶現在可(kě)以對既有(yǒu)的EAGLE原理(lǐ)圖進行(xíng)仿真，并從EAGLE開(kāi)始進行(xíng)自動轉換。 

    獲取快速報價或更平滑的設計(jì)鏈 
    雖然工程師(shī)制(zhì)定了符合項目預算(suàn)及時(shí)間(jiān)表的物料成本(BOM)，并準備好開(kāi)始制(zhì)作(zuò)PCB，但(dàn)他們往往需要先将物料成本發送出去并等待決策。因此工程師(shī)急需從可(kě)靠的高(gāo)品質服務合作(zuò)夥伴那(nà)裏獲得(de)一款特色工具，以便快速獲取小(xiǎo)批量PCB制(zhì)作(zuò)的報價并獲得(de)快速原型設計(jì)服務。 

    大(dà)型元件庫 
    這一點對于生(shēng)産率至關重要，因為(wèi)用戶不可(kě)能為(wèi)計(jì)劃添加到電(diàn)路中的每一個(gè)元件"設計(jì)定制(zhì)組件"。EAGLE本身就創建了種類繁多(duō)的元件庫，用戶還(hái)可(kě)以通(tōng)過e絡盟社區(qū)獲取廠商直接提供或用戶分享的元件庫。由于從頭為(wèi)每個(gè)部件創建一個(gè)小(xiǎo)量的定制(zhì)數(shù)據庫需要花(huā)費20分鍾，因此若元件庫能夠為(wèi)工程師(shī)提供給一個(gè)可(kě)信賴、經由活躍社區(qū)成員檢驗的豐富信息資源中心，那(nà)麽将為(wèi)工程師(shī)的設計(jì)提供極大(dà)的幫助。 
    為(wèi)了一進步簡化并加快設計(jì)流程，電(diàn)子設計(jì)工程師(shī)還(hái)可(kě)使用DesignLink這個(gè)特色工具指定其所需組件，通(tōng)過設定參數(shù)可(kě)以快速地從e絡盟的在線産品數(shù)據庫中搜索到合适的元器(qì)件。此外，工程師(shī)還(hái)可(kě)獲取大(dà)量有(yǒu)關元器(qì)件産品的技(jì)術(shù)信息，包括技(jì)術(shù)手冊、特定應用解決方案指南的鏈接、定價及上(shàng)市時(shí)間(jiān)等，均可(kě)在EAGLE設計(jì)環境中獲取而無需在多(duō)個(gè)網頁中跳(tiào)轉。 
    總之，随着電(diàn)子設計(jì)趨勢的持續發展，産品的功能性、可(kě)用性及價格等核心要素依舊(jiù)是工程師(shī)最為(wèi)看重的因素。