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高速PCB的平行設計策略

上網時間: 2006年10月24日     打印版  Bookmark and Share  字型大小:  

關鍵字:PCB設計  平行設計  佈局  佈線  PCB design 

PCB設計總體流程分析,大致可分為如下幾個階段:網表導入、封裝建庫、主設計、實體與電性約束設計、佈局佈線、設計評審、設計輸出。對於一個複雜的設計,就任務本身而言,佈局與佈線相對是最繁重的,尤其是佈線,從長期的實際經驗來看,重要訊號的全手工佈線依然是佈線的主要方法。

考慮到佈局與佈線任務過程的複雜性與艱鉅性,目前平行設計方法已經愈來愈廣泛地被採用。對佈局及佈線的平行設計方法基本上是類似的,僅目標重點不同。本文將以佈局為例,說明佈線平行設計的特殊重點。

任務分析

佈局分析的出發點是結構設計約束與電路拓樸結構分析,結構設計約束含邊框形狀與尺寸要求、安裝孔及特殊元件的定位及限高要求、區域使用的約束等。

以手機板設計為例,從電路拓樸觀察,大致上的原理結構圖如圖1所示。從觀察圖1可以得知,各個部份的訊號特點對佈局的要求有明顯的差異,各個元件的佈局將依訊號流程展開,同時應兼顧屏蔽、電磁相容(EMC)等設計要求。有鑒於產品可靠性與穩定性等考量,在設計時還必須考慮訊號完整性(SI)問題。

透過對上述典型的手機設計實例分析,我們可得到一個平行設計佈局的方法:以電路拓樸類型展開,為各元件規劃合適的空間,安排合適的工程師進行平行設計佈局。

角色安排

以圖1為例,考慮如下平行設計佈局的任務分派:

1. 通訊協定相關小組,含射頻元件(功率放大器/收發器/變頻器等)、類比數位混合元件、常規類比/邏輯元件、數位基頻處理器等;

2. 應用相關小組,含LCD/背光驅動器、影像處理引擎、應用處理器、記憶體(RAM)、快閃記憶體(Flash)、記憶卡(SDCard)等;

3. 公共訊號相關小組,含各種週邊介面、電源管理及時脈元件等。

假設其中每個平行階段均由一名工程師負責並完成。則應有如下的角色分配:工程師A負責佈局設計、通訊協定小組佈局;工程師B負責應用相關小組佈局;工程師C負責公共訊號相關小組佈局。角色安排原則是應考量到每個工程師的專業領域。


圖1:典型手機原理架構圖

佈局平行設計

圖2為平行設計流程圖。其中:工程師A首先必須完成主設計文件,包括指導進入網表、進行結構約束設計、安裝孔已定位的階段性設計文件,並依照前述分派方法規劃子佈局物料編號,而後再依照設計要求進行佈局區間分配及製作任務分配說明文件;工程師A負責分發電原理設計圖、物料清單、任務分配說明文件、PCB主設計文件等給其他2位工程師。

各個工程師(含工程師A)分別依據各自的佈局區域及相關要求進行佈局,佈局結束後,刪除與自身任務無關的元件。透過PCB工具軟體導出各自的子佈局文件並提交給負責工程師A。

工程師A接收到各子佈局文件後,仍然透過PCB工具軟體依次導入子佈局文件到自身的子佈局文件。工程師A根據設計要求進行最後的佈局調整與最佳化。


圖2:平行設計流程圖

佈線平行設計

佈線分析的出發點一般是電路拓樸結構加電訊號分析。電訊號可分為關鍵訊號(指有嚴格電性約束的訊號)與非關鍵訊號兩類。

仍考慮前述的手機板設計實例,各個部份對佈線的要求是有明顯差異的。各個元件的佈線依然需按佈局要素與訊號流程展開,同時兼顧各項電性能設計要求。

對上述典型設計實例,可以考慮實施如下平行設計佈線的方法:以電路拓樸類型(即要求區域分割)與訊號流程展開,確定佈線優先級。對佈線優先級高的(往往也是工作量較大的),則優先進行佈線以保證性能與進度。

可考慮在高優先級佈線任務中進行平行設計任務分配,最後由負責工程師進行最後的完善與整理。另外,對工具的運用與佈局階段有所不同,佈線階段導出、導入的將是子設計文件。

本文小結

本文透過對一個手機設計實例的原理分析描述了平行設計方法,透過對任務的劃分與工具的結合實現了平行設計作業,既達到優勢資源互補,又保證了設計品質與時間進度要求。

作者:李敏

高級系統硬體工程師

lm@jcte.com.cn

祝雲飛

深圳市進程科技開發有限公司




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