【技術分享】一次設計調整，為何能節省 PCB 開發的時間和成本？

By Shivani Joshi

在高速電子系統設計的競爭中，搶佔技術先機至關重要。PCB 設計師面臨的最大挑戰之一，是如何在設計早期精確預測和提高電路板性能。近期，PADS Professional Premium 為解決這一難題提供了五種創新方法，徹底改變了傳統 PCB 設計流程。

通過佈局前模擬，設計師能在元件佈置和布線之前，就對訊號完整性、阻抗匹配和電磁耦合等關鍵參數進行精確分析。這不僅能大幅降低後期修改成本，更能確保最終設計符合客戶的嚴苛技術要求。一次前期模擬，可能就能為整個專案節省大量時間和資源。

隨著當今積體電路技術的日益進步以及訊號邊沿速率的加快，尋找更高效的方法來應對高速效應顯得尤為重要。模擬作為設計電路板的一個重要步驟，可以在生產之前進行測試，從而節省時間和成本。而在設計流程更早階段進行模擬，則能進一步提升效率。佈局前分析讓 PCB 設計師能夠在未佈置任何元件或布線之前，規劃並調整設計以滿足需求。

接下來，我們將探討如何利用 PADS Professional Premium 實現佈局前模擬的五種方法。

1. 輕鬆導出單個網絡並設置傳輸線

從 PADS Professional Premium Designer 開始，使用者可以將單個網絡導出到佈局前環境進行模擬。只需右鍵點擊即可快速導出，該網絡會被迅速傳輸到 HyperLynx LineSim。在 LineSim 環境中，您可以通過簡單易用的選單設置驅動器模型。雙擊即可打開「分配模型」對話框，為該網絡分配驅動器和接收器。只需選擇所需的庫設備和訊號或引腳即可完成設定。

同樣，查看並設置傳輸線也非常方便。您可以從疊層、微帶電纜及其他多種布線類型中進行選擇，以確保模擬的結果與佈局中使用的實際情況相符。「數值」標籤頁還能幫助您進行佈局決策。通過選擇布線的層、布線的寬度和長度，您可以快速審核更改後的電氣特性，確保在佈局過程中不需進行任何猜測。

2. 調整電路板疊層

在 HyperLynx LineSim 中調整電路板疊層也是一個能夠幫助佈局前的因素。疊層編輯器允許您輕鬆規劃，並展示物理屬性（如層厚和材料）如何影響電氣屬性（如特性阻抗）。只需根據設計的阻抗目標進行規劃，HyperLynx 就能計算出該層的合適寬度。

3. 規劃差分對

差分對的規劃也可以在前佈局階段完成。您可以選擇保持布線間的間隔不變並求解布線寬度，或反之亦然。通過生成寬度與間隔的圖表，您可以選擇適合目標阻抗的最佳值。這對於 SerDes 和 DDR 網絡等更敏感且需要更多規劃的電路尤為理想。

4. 模擬耦合區域

HyperLynx LineSim 還能模擬耦合區域。為了定義兩條或多條布線的電磁耦合方式，只需從原理圖中選擇兩個網絡並將其導入 LineSim。要可視化並進一步模擬耦合區域，您可以選擇兩條傳輸線並使用右鍵菜單將它們耦合。在「編輯傳輸線」窗口中，使用者可以將布線移動到疊層中的不同層，並調整參數。隨著物理調整的進行，特性阻抗會自動受到影響並在同一窗口中重新計算。

「場求解器」標籤會計算與這些傳輸線相關的電場和磁場。傳播模式可以切換為公共模式或差分模式，以最大限度地減少反射。

5. 使用終端向導終止網絡

PADS Professional Premium 中的 HyperLynx 提供了一種方便的方式來終止網絡。終端向導可用於提升原理圖設計中網絡的訊號完整性屬性。除了提供最佳的終端元件值外，該向導還會提出改善網絡性能的建議，包括更改現有終端點的值或調整網絡的長度。

為什麼佈局前模擬很重要？

在 PCB 設計流程中的任何階段進行分析，對於製造高品質、高速的電路板而言都是不可或缺的。然而，但在佈局前環境中開始進行分析，能讓您有信心從一開始就符合設計要求。