什么是多板設(shè)計(jì)？ 創(chuàng)建多板系統(tǒng)

當(dāng)您為電路板使用最好的 PCB 設(shè)計(jì)軟件時(shí)，創(chuàng)建多板系統(tǒng)就會(huì)變得更加容易。 設(shè)計(jì)軟件中所需的 PCB 工具集包括標(biāo)準(zhǔn)電氣實(shí)用程序和 MCAD 集成，以確保您的電路板正確安裝。 在本簡(jiǎn)短指南中，我們將介紹在設(shè)計(jì)中定義連接的一些基本方面，同時(shí)確保設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性。 無論您使用標(biāo)準(zhǔn)剛性多層PCB設(shè)計(jì)和布局，還是更多涉及柔性/剛?cè)嵝越M合電路板，您都需要一些基本的設(shè)計(jì)工具集來確保您的設(shè)計(jì)按預(yù)期工作。

規(guī)劃您的多板 PCB 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多板設(shè)計(jì)首先要規(guī)劃系統(tǒng)中每個(gè)板的機(jī)械配置以及它們的連接方式。 您的連接方法可能涉及簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)化連接器，例如夾層連接器或引腳陣列，或集成邊緣連接器。 一旦確定了這些要點(diǎn)，就需要制定布局和布線策略，以便組件能夠在整個(gè)設(shè)計(jì)過程中正確互連，而不會(huì)產(chǎn)生 EMI/EMC、SI/PI 和機(jī)械振動(dòng)問題。 閱讀以下部分，了解如何開始高速設(shè)計(jì)以及 PCB 設(shè)計(jì)軟件的重要作用。

設(shè)計(jì)多板 PCB 布局是一個(gè)系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)項(xiàng)目，涉及定義系統(tǒng)中所有板之間的連接。 開始多板 PCB 系統(tǒng)布局規(guī)劃的良好流程如下：

1. 確定董事會(huì)安排：董事會(huì)之間的相對(duì)方向如何？ 系統(tǒng)是否具有需要以某種方式與主板交互的移動(dòng)元素？ 機(jī)械建模需要從這個(gè)階段開始，并將決定如何設(shè)計(jì)

2. 選擇連接器：您的電路板是否會(huì)與現(xiàn)有的板對(duì)板連接器、邊緣連接器、柔性膠帶或電纜互連？ 您需要選擇連接器來支持您所需的電路板布局，同時(shí)仍然適合您的外殼。

3. 確定電路板的功能：理想情況下，多板系統(tǒng)中的每個(gè)電路板都將執(zhí)行特定的功能，并且應(yīng)僅包含支持該功能所需的組件。 這可能會(huì)迫使您重新考慮電路板布置和連接器選項(xiàng)，因此在決定將哪些功能放置在哪些電路板上時(shí)請(qǐng)考慮這一點(diǎn)。

4. 跨連接器映射信號(hào)：每個(gè)連接器應(yīng)支持特定信號(hào)或信號(hào)組，并確保設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性。 引腳分布可以在這個(gè)階段確定，并且可以在連接器的原理圖符號(hào)上定義。

    5.開始創(chuàng)建原理圖：為了保持井井有條，最好對(duì)原理圖進(jìn)行分段，以便它們反映多板系統(tǒng)布局中電路板的排列。 每組原理圖只能包含來自單個(gè)電路板的元件，來自不同電路板的元件不得放置在同一個(gè)原理圖中。

為系統(tǒng)中的每個(gè)電路板創(chuàng)建原理圖后，就可以開始為每個(gè)電路板創(chuàng)建物理 PCB 布局了。 按照 PCB 設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)流程將組件導(dǎo)入到您的設(shè)計(jì)中并將它們放置在每個(gè)電路板周圍。 此時(shí)，可以將連接器放置在 PCB 上所需的位置，并且可以在特定組件上定義邊緣連接器。

一些多板 PCB 設(shè)計(jì)和布局將使用邊緣連接器在兩塊板之間建立電氣連接。

在開始對(duì)元件進(jìn)行布線之前，重要的是要開始考慮您的機(jī)械要求以及布局完成后是否仍可以將設(shè)計(jì)放入其預(yù)期的外殼中。 這需要使用機(jī)柜模型和系統(tǒng)中的每個(gè)板來確保不存在干擾并且板將按預(yù)期安裝在一起。

適用于多板組件的原生 3D PCB 設(shè)計(jì)

一些測(cè)量和建模在 2D 中非常困難，這會(huì)產(chǎn)生電路板、組件和外殼之間干擾的風(fēng)險(xiǎn)。 在多板 PCB 設(shè)計(jì)中，PCB 組件涉及多個(gè)板，設(shè)計(jì)中的板之間或系統(tǒng)中的組件、電纜和其他組件之間可能存在不必要的干擾。 防止這種情況的最好方法是在設(shè)計(jì)過程中添加機(jī)械回測(cè)，以確保不存在干擾。

在回溯檢查過程中，將使用MCAD工具自動(dòng)檢查3D間隙。 這些工具將檢查電路板、外殼和組件的 3D 模型。 MCAD軟件和PCB設(shè)計(jì)功能中的標(biāo)準(zhǔn)3D建模文件格式是STEP模型。 通過組合設(shè)計(jì)中每個(gè)組件的 STEP 模型，您的設(shè)計(jì)軟件可以創(chuàng)建電路板的真實(shí)模型。

如果您與機(jī)械設(shè)計(jì)師合作構(gòu)建多板設(shè)計(jì)，他們應(yīng)該為設(shè)計(jì)提供 PCB 外殼模型。 然后可以將其導(dǎo)入 PCB 設(shè)計(jì)軟件，以便在 ECAD 工具中執(zhí)行干擾檢查。 另一種選擇是導(dǎo)出電路板的STEP模型或IDF文件，然后將其導(dǎo)入MCAD應(yīng)用程序進(jìn)行回溯檢查。 企業(yè)級(jí)團(tuán)隊(duì)的標(biāo)準(zhǔn)工作流程是讓 MCAD 用戶執(zhí)行回溯檢查以驗(yàn)證組件放置。

所有板上的初始布局完成并檢查干擾后，即可進(jìn)行設(shè)計(jì)布線。 多板系統(tǒng)需要對(duì)高速信號(hào)和低速數(shù)字協(xié)議進(jìn)行一些重要的布線考慮，以確保信號(hào)完整性。

在每個(gè)電路板中，應(yīng)在設(shè)置初始設(shè)計(jì)規(guī)則、計(jì)算任何所需的阻抗曲線并將設(shè)計(jì)設(shè)置為適當(dāng)?shù)牟季€模式之后進(jìn)行布線。 盡管并非每個(gè)電路板都具有高速接口，但它們可以通過邊緣連接器、電纜、柔性膠帶或板對(duì)板連接器在多板系統(tǒng)中的板之間布線。 慢速單端信號(hào)（例如，來自 GPIO）或總線協(xié)議也可以在電纜和板之間路由。 然而，必須注意確保均勻接地并防止可能的信號(hào)完整性問題。

定義多板系統(tǒng)的基礎(chǔ)

與其他PCB一樣，在多板布局中需要明確定義接地，以確保信號(hào)能夠線性鋪設(shè)。 在板之間布線信號(hào)路徑時(shí)，請(qǐng)使用以下過程來確保整個(gè)系統(tǒng)的接地電位一致：

• 使用每塊板上的接地層提供清晰的特性阻抗，提供屏蔽以抑制 EMI/串?dāng)_，并幫助在 PDN 中提供強(qiáng)去耦。

• 當(dāng)在兩塊板之間布線時(shí)，連接器上包含接地連接，以連接每個(gè)電路板中的接地區(qū)域。 這將為連接器或電纜提供屏蔽。

• 對(duì)于帶狀或雙絞線電纜，請(qǐng)考慮在信號(hào)之間使用交錯(cuò)接地，以在布線路徑中提供清晰的參考和更強(qiáng)的屏蔽。

在多板系統(tǒng)中的電路板設(shè)計(jì)之間進(jìn)行連接和接線時(shí)，這種簡(jiǎn)單的接地是信號(hào)完整性的重要組成部分。 這有助于在多板 PCB 設(shè)計(jì)和布線中定義一致的阻抗、返回路徑和串?dāng)_抑制。 如果您遵循這些步驟，則當(dāng)您在板之間和通過電纜布線時(shí)，更有可能保持單端信號(hào)的信號(hào)完整性。