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从电子设计到产品设计

2024/5/22    来源:Altium    作者:Altium      
关键字:电子设计  产品设计  
在Altium,我们逐渐转向关注系统级别并创建各种工具,让设计人员更多地参与整个产品开发过程。各自独立工作的工程时代已经结束,当今最成功的产品都是在协作过程中构建的。
       专业的电子设计师们在电子产品开发过程中发挥着重要作用。没有电路板,所有这些半导体都没有意义,它们将无法为我们提供现代化的产品体验。尽管PCB设计人员在产品开发过程中至关重要,但在产品开发工具方面,他们仍然处于劣势。PCB设计软件非常适合构建物理布局,但其功能在扩展为完整的产品开发套件方面进展缓慢。随着PCB设计师持续在产品开发中发挥着积极作用,业界可以做些什么来支持他们?在Altium,我们逐渐转向关注系统级别并创建各种工具,让设计人员更多地参与整个产品开发过程。各自独立工作的工程时代已经结束,当今最成功的产品都是在协作过程中构建的。

除了PCB之外,产品设计还涉及什么?

       产品设计的理念应该是显而易见的:它是从整体上考虑整个系统,并且通过设计系统中主要元件之间的关系来实现目标。例如,外壳和HMI元素推动PCB上的布局以及EE的元件选择,电路板和连接器的数量推动着线束需求,仿真结果会影响元件的布置方式和材料的选择……可能的工程关系列表系统显然可以很长。

外壳

       尽管PCB及其元件负责创建所需的用户体验,但外壳是用户将与之交互的对象。因此,外壳必须让用户体验无障碍,并且需要具有令人愉悦的美感。它还需要将所有元件和子系统装到单个封装中,这个简单的要求开始对PCB布局施加严格的限制。

外壳设计

图1 外壳设计

多板系统

       越来越少的产品依赖于单个电路板或元件,而且许多产品在其整个生命周期中不会保持不变。许多产品依赖于多个元件和子系统,包括必须以电气和机械方式相互连接的多个PCB。在MCAD应用程序中,机械设计人员可以通过两种方式与ECAD协作者一起工作。

       旧方法:将每个电路板导出为STEP模型,将其共享/通过电子邮件发送给MCAD用户,然后将其导入MCAD应用程序以进行机械回溯。

       新方法:已集成的ECAD/MCAD协作,MCAD用户可以将所有电路板作为一个系统访问,无需导出文件。

       我们仍然在许多公司中看到这种情况,电气和机械设计师必须相互导出文件,以便了解产品的机械设计。Altium 365通过云配置MCAD CoDesigner扩展来解决这个问题,以便MCAD和ECAD用户可以通过安全的在线平台直接协作。

已集成的ECAD/MCAD协作

图2 已集成的ECAD/MCAD协作

       新方法是在电路板之间应用逻辑定义,并在PCB CAD工具中实现机械约束的可视化。ECAD/MCAD协作,其中集成了机械和电气设计软件,处理机械协作方面的问题。不同电路板之间的逻辑定义是全新的,需要在原理图和PCB布局中进行电缆和线束设计。

电缆和线束设计

       当您在一个元件中有多块电路板时,它们需要以电气和机械方式相互连接。线束和电缆是用于连接装配体中多个电路板的标准元件。虽然布线可以在3D中进行机械仿真和可视化,但这些连接很少在原理图中进行逻辑定义。这意味着没有跨电缆的网络连接检查,并且电气设计师无法在没有外部建模应用程序的情况下利用完整产品评估所需的诸多电气仿真和验证工具。

       由于逻辑定义现在被纳入原理图,用户可以根据原理图编辑器中的逻辑定义验证PCB布局中的网络连接。对于具有多个电路板和元件的高级产品,这为ECAD工具内基于规则的设计带来了新的维度。线束的逻辑定义不会改变其在PCB布局中作为机械元素的角色,并且整个元件可作为机械设计的一部分用于MCAD应用程序。

根据原理图编辑器中的逻辑定义验证PCB布局中的网络连接

图3 根据原理图编辑器中的逻辑定义验证PCB布局中的网络连接

电源和EMI

       任何大规模生产和销售的电子设备都必须通过排放测试并获得认证才能被视为合规。对于具有许多数字子系统的高级电子产品来说,电源和EMI之间的关系是一个特别的痛点。不稳定的电源传输会导致辐射和传导EMI,需要在设计过程中尽早识别这一点。

       PCB设计人员需要能够访问其PCB设计软件中的仿真工具,以简化模型创建过程以及迭代和优化。从历史上看,仿真与MCAD用户合作一样效率低下:需要模型导出,然后拥有计算电磁学博士学位的人员需要创建设计的数值模型才能运行仿真。

       诊断电源问题的仿真能力应该就在PCB布局内发生。PDN分析工具已经存在一段时间,但最新一代的工具不需要用户退出其PCB编辑器。相反,产品设计过程需要更快的迭代而不依赖于较慢的系统级仿真:

       ●在布局中工作,设计师可以快速识别许多简单的电源问题

       ●这些可以在PCB布局内进行校正,无需导出模型

       ●需要进行全面的系统评估后,将模型导出并提供给仿真工程师

       为了帮助用户保持高效,EDA工具需要在PCB编辑器中直接集成更多功能。Altium Designer中的新Power Analyzer工具正是提供了这些功能,来帮助产品开发团队简化其评估和优化工作流程。

在Altium Designer中详细了解由Keysight提供技术支持的电源分析器

图4  在Altium Designer中详细了解由Keysight提供技术支持的电源分析器

协作和团队合作

       为使产品开发取得成功,每个人都需要拥有可简化沟通的协作工具。以下是产品开发团队需要的一些功能:

       ●任务管理以及团队成员分配

       ●与版本控制集成的差异比较和合并功能

       ●在整个设计文档中进行评论

       ●在安全的云平台中访问元件数据

整个PCB设计文档中的评论功能使协作贯穿产品开发过程和生产阶段

图5 整个PCB设计文档中的评论功能使协作贯穿产品开发过程和生产阶段

       构建先进技术的设计师可以利用Altium Designer®最新版本中行业最佳的电子产品开发功能。团队成员可以使用Altium 365™平台进行协作、共享设计数据,并创建简化的设计流程。
责任编辑:程玥
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