PCB设计时常用软件工具

硬件工程师、还有Layout工程师经常抱怨:工作过程中用的软件太杂太多,有些软件听都没听过,更不知道干啥用的。

这些软件,有些是必须掌握的,有些是用到部分功能,够PCB设计使用就可以了,EDA设计是工程类研发,不是搞学术研究,只要了解什么时候用什么软件来解决问题就可以了,不需要对软件做更深入的研究。

1、原理图设计软件(重要等级:三颗星)

EDA工程师一般不做原理图的编辑工作,原理图的编辑工作由硬件工程师来完成,但有时候要和原理图做交叉的检查工作,比如检查器件封装、导Netlist文件出现错误,还有最终做原理图和PCB的一致性对照检查等等,需要EDA工程师能打开原理图,进行查网络或器件的操作。

目前小易使用的原理图工具软件有:OrCAD、Padslogic、ConceptHDL和DxDesigner、Eagle;

2、PCB设计软件(重要等级:三颗星)

EDA工程师必须要掌握一种或多种的PCB设计软件,这个是EDA工程师的本职技能要求,需要选择哪种PCB设计软件,主要根据上游的原理图设计使用的软件来选择,一般OrCAD的原理图,选择Padslayout、Allegro和OrCADLayout做PCB设计,ConceptHDL的选择Allegro,DxDesigner和Padslogic的选择Padslayout;

常用的PCB设计工具软件有:EE、Padslayout、Allegro、AD、Eagle;

3、功能仿真软件(重要等级:一颗星)

前仿真软件是对原理图部分的仿真,通过仿真来模拟输出的波形结果,同时确定使用器件选择的阻、容、感值,这个一般是硬件工在使用,EDA工程师可以做扩展性学习;

目前小易用使的前仿真软件为NI的Multisim软件,该软件的优势是使用简单、设计素材丰富;

另外还有常用的仿真软件如:Multisim、Saber、Pspice、ProteusPro

4、工程仿真软件(重要等级:三颗星)

PCB设计完成后,需要进行各种仿真,比如信号仿真、电源仿真、热仿真、机械应力仿真等等,EDA工程师如果能了解仿真知识,使用仿真软件,那对EDA的技能是绝对的加分项;有以下几种:

1)ADS,对信号基本原理级的仿真使用;ADS电子设计自动化功能十分强大,包含时域电路仿真(SPICE-likeSimulation)、频域电路仿真(HarmonicBalance、LinearAnalysis)、三维电磁仿真(EMSimulation)、通信系统仿真(CommunicationSystemSimulation)、数字信号处理仿真设计(DSP);也包含SI、PI仿真。

2)Sigrity,对系统级的PDN电源仿真和DDR高速信号仿真;

3)FIoTHERM,产品级的散热、温度的热仿真;

4)HFSS,俗称“海飞丝”,专业的射频仿真软件。

5、工程交互软件(重要等级:三颗星)

PCB设计的过程中需要和CAM工程师交互,就需要了解一些CAM软件的使用,目前小易用使的CAM软件有以下几种:

1)AutoCAD,Autodesk公司专业的机械绘图软件,EDA工程师简单能使用二维操作就可以了,一般下列场景会用到AutoCAD:

a)在导入DXF时,板子外框不闭合,需PE操作来做一个封闭的外框;

b)DXF的缩放,结构图特征,就是不管图纸比例多少,标注的都是实际尺寸,导入DXF后,发现比实际的小或大,就需要在AutoCAD内进行放缩操作;

c)PCB生产用的拼板资料,PCB设计软件的二维线段操作功能有限,一般都是AutoCAD做成的拼板,导入到PCB中去的;

d)SMT生产用的夹具资料,这个一般从PCB导出来,然后用AutoCAD进行编辑的。

2)Pro/E,3D编辑软件,PCB导出的3D文件,结构同事反馈有问题,EDA和结构工程师一起合作查找原因,就需要EDA工程师能做打开PCB导出的3D文件的尝试操作;

3)CAM350,对GERBER资料做DoubleCheck的DFM软件,对GERBER资料进行工程生产的检查,简单掌握一些放大、移动、对齐的操作就可以了,有些简单的修改,PCB不容易操作的,可以在CAM350里很快实现;

6、理论验证软件(重要等级:二颗星)

1)PolarSI9000,阻抗计算软件,根据提供的PCB叠层和设计需要的阻抗来计算线宽和线距,这个对EDA工程师很重要,如果设计出来的板子,生产上说线宽要控制到1mil才能满足阻抗,这显示是没法生产出来;

2)Saturn,计算导线或过孔的电流通载能力,根据设计电流大小,计算出走线的宽度和孔径大小;

3)Matlab,专业的数据分析和信号处理软件,可以用来验证一些函数,比如下图是验证傅里叶变换中的数字方波是由多个正弦波叠加而来,也能解释数字波形在高速下呈现出模拟特性。

7、效率软件(重要等级:二颗星)

PCB设计中可以使用一些效率软件来提高工作的效率,小易一般使用下列几种效率软件:

1)launchy,Windows快速启动和快速找文件;

2)Foldermenu,记录保存文件路径;

3)Strokit,手势识别,可以通过鼠标手势快速在原理图和PCB之间浏览切换视图;

4)Ditto,剪切板管理,可以管理保存多个剪切内容;

5)AHK,代码快速插入工具。

8、办公管理软件(重要等级:二颗星)

PCB设计完成后,需要对资料进行整理,制作制版文件和生产文件,就需要EDA工程师具有Word和Excel文件的编辑能力,有CIS数据库的公司,EDA工程师还需要熟悉Access的使用。

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书籍名称:Cadence高速电路设计-基于手机高阶板的案例分析与实现

作者:李卫国、张彬、林超文

出版社:清华大学出版社

摘要

本书主要讲解了使用CadenceAllegro16.6软件设计高阶手机线路板的过程,叙述的知识点都比较基础,适合稍有电子理论知识的读者阅读,读者阅读本书,可以对我们经常用到的手机,从研发的角度去重新认识下。

手机看似一个简单的移动设备,实际上需要很多公司配合设计、生产,设计上分为硬件(HW)设计、软件(SW)设计、外形(MD)设计、人机界面(UI)设计,每个环节都是一家或多家公司独立设计,最后集成商会把这些设计集成在一起,组成一部手机,目前国内大型的手机公司,例如华为、ViVo、小米都是有自己的设计和生产测试团队。

本书为基础开发学习,注重讲述硬件架构和设计,弱化软件的使用,开发基础篇包括了以下的章节:

第1章概述

介绍了手机的基本组成和机构,和手机中各种常用硬件模块、传感器、结构组件,熟悉下常用的手机设计中的英文术语。

认识下手机中常用的各种传感器,了解各种传感器的作用。介绍SIM卡座、SD卡座、侧键、键盘等的各种形态外形。

第2章手机平台发展和EDA介绍

手机从模拟信号到4G的发展过程,了解一些通信术语,介绍主要的国内外手机芯片厂商。

介绍线路板和EDA的基础知识,让读者对线路板和EDA所做的工作有一个大致的了解,EDA软件种类介绍,使读者更快接触到实践学习中来。

第3章ORCAD使用介绍

介绍了ORCAD的使用方法,包括元件库管理、原理图建Part、原理图编辑和工程文件管理、输出方法。原理图是硬件工程师负责设计的,EDA工程师一般只会接触到PDF格式的原理图,原理图操作不会参与,EDA工程师可以做知识延伸性学习。

第4章Allegro16.6使用介绍

本章是本书的重点,介绍了Allegro的使用方法,包括元件库管理、Padstack建立和新建各种Package的方法;接着讲述了PCB的详细操作、各种Rule的设置和走线操作;

第5章射频部分介绍

介绍了5大系统中最重要和庞大的射频系统,了解射频的组成和走线规则,随着进入5G发展时代,射频的规模也会更加庞大。

第6章电源部分介绍

介绍了手机系统中电源树、电源分布、走线和通孔的通流能力和走线的3种方式,手机板尺寸限制,电源走线在有些地方需要折中处理,一个好的电源系统对手机系统运行是一个基础的保障。

第7章音频部分介绍

介绍了手机系统中常用的MIC、Speaker、Recevier、AudioJack和AudioPA电路,随着人们对手机音频系统要求的提高,音频在手机中占据的地位也越来越高了。

第8章时钟介绍

介绍了手机系统中常用实时时钟和逻辑电路主时钟两大时钟系统,手机中这两个时钟电路占据的空间最小,走线也最少,却在手机电路系统中是最重要的。

第9章MIPI介绍

介绍了手机MIPI系统中的作用和常用的驱动设备和手机中MIPI接口的分配,前摄、副摄、后摄和LCD的连接方法。

第10章实战操作-高通SDM439

介绍了高通SDM439平台的5大系统的硬件模块的原理图部分、PCB摆件和走线,以及信号层的规划、走线优先级和走线优化。

第11章整理资料

介绍了EDA工程师整理资料的能力,如何制作设计文件、制板文件和生产文件,以及制板文件和生产文件的作用和包含的文件信息。

第12章生产问题处理

介绍了EDA工程师所需要的沟通能力和解决问题的能力,如何进行工程确认文件的反馈,试产报告问题的分析和解决方法。

第13章信号完整性仿真和电源完整性仿真

介绍了信号完整性仿真和电源完整性仿真的概念和如何提交、分析仿真报告,以及EDA工程师如何根据仿真报告来调整走线。

THE END
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