So sánh Thiết kế PCB về Mặt Vật lý và Điện

Nhu cầu ngày càng tăng đối với các thiết bị điện tử nhỏ gọn, có khả năng cao hơn đã là một yếu tố chính thúc đẩy sự phát triển của các PCB phức tạp, chứa đựng nhiều linh kiện hơn. Mặc dù phần mềm Tự động hóa Thiết kế Điện tử (EDA) được cập nhật thường xuyên để xử lý độ phức tạp tăng thêm của thiết kế bảng mạch PCB, các nhà thiết kế bảng mạch vẫn phải xem xét và phê duyệt mọi sự thay đổi trong thiết kế do phần mềm thực hiện. Việc so sánh thiết kế PCB về mặt vật lý và điện qua một chu trình xem xét đòi hỏi phải so sánh cả những thay đổi về mặt vật lý lẫn điện, có thể xuất phát từ sự hợp tác của nhiều nhà thiết kế bảng mạch trên một thiết kế PCB. Rất ít công việc đã được thực hiện để cung cấp thông tin này một cách hiệu quả cho các nhà thiết kế bảng mạch trong quá trình xem xét PCB. Bài viết này cung cấp một cái nhìn tổng quan về những thách thức có thể phát sinh khi các nhà thiết kế bảng mạch cần xác định các thay đổi trước khi hợp nhất nhiều thiết kế PCB, cũng như các giải pháp có sẵn có thể giúp tạo điều kiện cho quá trình này.

TỔNG QUAN NGẮN GỌN VỀ SỰ HỢP TÁC THIẾT KẾ PCB

Các nhà thiết kế bảng mạch trong doanh nghiệp và doanh nghiệp nhỏ có nhu cầu chung là phân công trách nhiệm thiết kế. Các nhiệm vụ thường được phân công bao gồm từ bố trí PCB đến định tuyến và bắt sơ đồ, đến kiểm tra thiết kế, và nhiều hơn nữa. Việc kết hợp công việc của nhiều người cộng tác vào một dự án nhất quán giới thiệu một danh sách các thách thức phức tạp của riêng nó. Chẳng hạn, các netlist cần được hợp nhất từ các tài liệu khác nhau trong khi vẫn duy trì liên kết của chúng với dây dẫn trên sơ đồ và các đường dẫn đã được định tuyến trước trên quy tắc thiết kế PCB. Các nhà thiết kế bảng mạch thường làm việc với các tệp được lấy từ các kho lưu trữ có kiểm soát phiên bản, các cộng tác viên khác, hoặc các công cụ của bên thứ ba. Họ cần xác định cả sự khác biệt về thiết kế vật lý và điện tử có thể tồn tại giữa hai tệp riêng biệt đang được quan tâm. Sau đó, quyết định phải được đưa ra để loại bỏ những sự khác biệt thiết kế này, hoặc để hợp nhất chúng.

RÀO CẢN CỦA VIỆC XEM XÉT THIẾT KẾ

Xác định sự khác biệt trong thiết kế đặt ra một vấn đề khác: Phần mềm EDA tìm kiếm và cung cấp cho nhà thiết kế bảng mạch dữ liệu, sau đó để họ quyết định những thay đổi nào sẽ được chấp nhận và những thay đổi nào sẽ bị loại bỏ. Dữ liệu đó có thể được trình bày dưới dạng văn bản, bảng, hình ảnh hoặc sự kết hợp của tất cả những điều trên. Tổ chức dữ liệu đó và trình bày nó cho nhà thiết kế bảng mạch nói chung là một thách thức đối với hầu hết các gói phần mềm EDA, ngay cả khi việc đó được thực hiện một cách không làm cản trở năng suất làm việc của họ. Một số phần mềm EDA với tính năng hợp tác cố gắng triển khai giao diện xem xét thiết kế sử dụng nhiều bảng điều khiển cửa sổ. Người khác sử dụng phần mềm của bên thứ ba yêu cầu người dùng chuyển đổi qua lại giữa 2 hoặc nhiều bảng điều khiển. Phương pháp sau cùng thường rất dễ gặp lỗi, vì nhà thiết kế bảng mạch có thể dễ dàng nhầm lẫn các thay đổi thiết kế trong quá trình so sánh. Những sai lầm phổ biến được hiển thị trong Bảng 1.

Bảng 1: Các lỗi phổ biến có thể bị bỏ qua trong quá trình so sánh thiết kế

Unparalleled Schematic Capture

Easily design schematics of any complexity.

Learn More

Trong các dự án lớn, nơi có thể có hàng nghìn thay đổi thiết kế khác nhau, kết hợp với thời hạn chặt chẽ, hoàn toàn không có chỗ cho sự không chắc chắn của người dùng. Khi ủy quyền một thay đổi cụ thể, một nhà thiết kế bảng mạch phải xác định trước liệu thay đổi đó có thực sự phù hợp với những gì họ dự định cho tổng thể kế hoạch thiết kế hay không. Điều này có nghĩa là họ phải vượt qua sự không chắc chắn của mình cho từng thay đổi thiết kế trên danh sách. Đó là một sự lãng phí thời gian đáng kể dành cho việc đánh giá phần mềm EDA thay vì xem xét các thay đổi trên bảng mạch.

SO SÁNH THIẾT KẾ PCB TRONG ALTIUM DESIGNER

Altium Designer đã triển khai một bộ công cụ so sánh tích hợp đơn giản nhưng mạnh mẽ. Một bản xem trước của giao diện so sánh có thể được thấy trong Hình 1 dưới đây (được hiển thị trong Chế độ Nâng cao). Có 2 công cụ so sánh khác nhau trong Altium Designer. Lệnh Hiển thị Sự Khác Biệt (Có sẵn thông qua lộ trình Dự án -> Hiển thị Sự Khác Biệt) được sử dụng để phát hiện những khác biệt logic tồn tại giữa các phiên bản khác nhau của phần mềm thiết kế PCB và Sơ đồ (ví dụ: Nhãn mạng và Tên mạng). Lệnh Hiển thị Sự Khác Biệt Vật Lý (Dự án -> Hiển thị Sự Khác Biệt Vật Lý) cho phép so sánh các khác biệt vật lý giữa nhiều phiên bản của sơ đồ, trình chỉnh sửa PCB và thậm chí là tài liệu văn bản ASCII.

Hình 1: Xem trước trình hướng dẫn so sánh tài liệu của Altium Designer. Giao diện người dùng giống nhau cho cả hai tính năng Hiển thị Sự Khác Biệt và Hiển thị Sự Khác Biệt Vật lý

Cả hai công cụ đều có khả năng mở tài liệu cạnh nhau và cho phép người dùng điều hướng tương tác qua danh sách các sự khác biệt được phát hiện, như được hiển thị trong Hình 2. Tính năng điều hướng tương tác bao gồm che giấu và phóng to, thu nhỏ tự động tùy chỉnh để hiển thị vị trí của các sự khác biệt.

Where the World Designs Electronics

Break down silos and enhance collaboration across all aspects of electronics development

Find Out More

Hình 2: Điều hướng đồ họa của các sự khác biệt vật lý tìm thấy giữa hai tài liệu sơ đồ

KẾT LUẬN

So sánh thiết kế là một quá trình tương đối đơn giản, mà các nhà thiết kế bảng mạch gặp phải trong nhiều, nếu không muốn nói là tất cả các dự án của họ. Quá trình này có thể mất từ vài phút đến vài tháng, tùy thuộc vào phương pháp mà các nhà thiết kế sử dụng. Một số nhà thiết kế bảng mạch thích in sơ đồ ra, bố cục PCB tài liệu hoặc Netlists để làm nổi bật thủ công các sự khác biệt được tìm thấy giữa các bản sửa đổi. Mặc dù phương pháp này có hiệu quả, nhưng cũng tốn thời gian và dễ mắc lỗi do con người. Sử dụng các tính năng trong phần mềm EDA để tăng năng suất làm việc của người dùng là phương pháp hiệu quả hơn nhiều.

Các nhà thiết kế mạch có thể tận dụng khả năng di chuyển và phóng to/xem chi tiết các khu vực quan tâm trên sơ đồ hoặc Bảng Mạch In (PCB) của họ trong vài giây nhờ phần mềm EDA. Điều này giúp tiết kiệm thời gian quý báu mà nếu không sẽ bị lãng phí khi phải lật qua lật lại các trang in trong khi cố gắng tìm kiếm sự thay đổi giữa các phiên bản khác nhau của cùng một tài liệu.

LIÊN KẾT HỮU ÍCH

• Dùng thử miễn phí Altium Designer: