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PCB的電子設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)
一直以來，我們有一種共識,，即制造業(yè)通常都會向成本zui低的國家自然遷移,，而發(fā)達(dá)國家在這個(gè)過程中會吃虧。然而,，另一種觀點(diǎn)則認(rèn)為,，通過外包可重復(fù)的工作，先前從事低價(jià)值工作那部分資源會面臨更大的機(jī)遇,。設(shè)計(jì)也是如此,，通過采用設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具，工程師能夠提高其設(shè)計(jì)效率,。很難想象如今的工程師會不采用計(jì)算機(jī)的方法來設(shè)計(jì)PCB,，盡管有的時(shí)候*可以這樣做。
正如經(jīng)濟(jì)必須要適應(yīng)條件的變化一樣,，我們鼓勵(lì)工程師團(tuán)隊(duì)使用任何的設(shè)計(jì)工具,。對于電子設(shè)計(jì)工程師而言，使用EDA工具可以極大地改進(jìn)設(shè)計(jì)過程,，包括從元器件到zui終產(chǎn)品,。隨著設(shè)計(jì)過程得到加速，我們現(xiàn)在可以在采購任何一個(gè)元器件之前,，就實(shí)現(xiàn)對于電子設(shè)計(jì)每一個(gè)細(xì)節(jié)的模擬或仿真,。例如，在集成電路開發(fā)領(lǐng)域,，長期的,、高成本的設(shè)計(jì)過程的zui后一個(gè)步驟才是將設(shè)計(jì)提交或‘試產(chǎn)’成為硅片。制造集成電路這個(gè)步驟會花費(fèi)巨大的成本,，而且這個(gè)成本只有在未來這個(gè)集成電路得到大批量的出售才能夠收回,。當(dāng)然，并非所有的電子產(chǎn)品研發(fā)都是如此,，大部分電子產(chǎn)品重復(fù)制造的工程成本可能不高,，但對于機(jī)械設(shè)計(jì)而言，由于外殼與內(nèi)部PCB板之間的間隙問題而導(dǎo)致重新制造，那么將需要高額的成本,。
EDA工具所取得的進(jìn)步意味著,，在制造產(chǎn)品之前可以對產(chǎn)品的構(gòu)成和功能進(jìn)行仿真變得更加容易。即便如此,，與IC設(shè)計(jì)仍然有所不同是，電子產(chǎn)品領(lǐng)域的設(shè)計(jì)自動(dòng)化工具的發(fā)展曾經(jīng)特別注重于特定領(lǐng)域應(yīng)用的小眾市場,。PCB設(shè)計(jì)工具就是一個(gè)例子,。有許多低成本PCB設(shè)計(jì)工具都能夠用于設(shè)計(jì)簡單的、單面或雙面的板子,，但是能夠處理高速信號和混合信號的多層PCB的工具則比較少,，而提供可以完善解決信號完整性問題的PCB工具更是鳳毛麟角。
對于有這些需要的設(shè)計(jì)而言,，設(shè)計(jì)工具是至關(guān)重要的,。它們提供了*可行的解決方案，幫助我們過上了今天的數(shù)碼生活,。例如,，若沒有精細(xì)的EDA工具，就不可能實(shí)現(xiàn)移動(dòng)通信,；工具幫助天才工程師們開發(fā)出實(shí)現(xiàn)3G網(wǎng)絡(luò)和智能所需的復(fù)雜混合信號設(shè)備與系統(tǒng),。
相關(guān)的例子有很多，但基本的趨勢可以歸納為,，設(shè)計(jì)越復(fù)雜,，工具就需要越精細(xì)。但是,，設(shè)計(jì)工具總歸是要用于開發(fā)產(chǎn)品的,，而無論產(chǎn)品的功能復(fù)雜性或zui終市場價(jià)值。
交叉設(shè)計(jì)領(lǐng)域
電子與機(jī)械設(shè)計(jì)的一體化是必然的,。絕大多數(shù)的PCB設(shè)計(jì)不僅要受到安裝在上面的元器件的影響,，而且也會受到它可以占據(jù)的空間的影響。如今的許多產(chǎn)品中只有一塊PCB板,，在這些情況下,，PCB的尺寸和形狀很少由其功能性決定，而是主要由包裝它的外殼影響,。事實(shí)在某些情況下,，尤其是消費(fèi)類產(chǎn)品中，zui終產(chǎn)品的形狀和尺寸也就確定了PCB及其上面所有元器件的可用空間,。在這種情況下,，機(jī)械設(shè)計(jì)將主導(dǎo)這兩個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)，然而目前機(jī)械CAD工具和電子CAD工具之間的交互是非常有限的。
電子設(shè)計(jì)工具的供應(yīng)商更加專注于電子設(shè)計(jì)復(fù)雜性,，而他們的同行——機(jī)械工具供應(yīng)商也在努力改進(jìn)機(jī)械設(shè)計(jì)工具,，他們充分利用PC及臺式計(jì)算機(jī)的處理和圖形功能。如今,，對于機(jī)械設(shè)計(jì)工程師來說,，利用三維來展示他們的設(shè)計(jì)、實(shí)時(shí)渲染是司空見慣的事情,。作為一種提高設(shè)計(jì)效率的手段,，我們無法否認(rèn)在工程師設(shè)計(jì)的產(chǎn)品在3D環(huán)境下顯示所呈現(xiàn)出來的價(jià)值，而且這樣的顯示還支持實(shí)時(shí)的觀察角度的切換,。
另外,，在IC持續(xù)縮減尺寸時(shí)，其它支持的元器件很難或無法縮減尺寸,。具體來說,，基本原理限定了變壓器、電阻器,、電容器和電感器等被動(dòng)元器件的物理尺寸?，F(xiàn)在電子設(shè)備中已經(jīng)不再大量使用的接插件，它們同樣受到了很多物理限制,，比如尺寸可以縮減到何種程度,，必須置于電路板的哪個(gè)位置等。我們可以獲益的是,，現(xiàn)今存在許多被動(dòng)元器件和連接器等標(biāo)準(zhǔn)元器件的3D模型,，這些模型可以在數(shù)量日益增長的CAD軟件包中使用。
這些3D模型的廣泛創(chuàng)建表明供應(yīng)商對電子設(shè)計(jì)與機(jī)械設(shè)計(jì)集成所作出的新努力,。業(yè)內(nèi)也有許多人認(rèn)為這樣的集成會持續(xù)下去,，將會使兩個(gè)領(lǐng)域的工程師顯著提高設(shè)計(jì)效率。
也許實(shí)現(xiàn)*集成的過程中zui顯著的進(jìn)步是引入了電子設(shè)計(jì)和機(jī)械設(shè)計(jì)工具供應(yīng)商均可自信采用的設(shè)計(jì)交互協(xié)議,。雖然,，過去這兩大領(lǐng)域進(jìn)行了多次整合嘗試，但都由于供應(yīng)商之間缺少合作而受到阻礙,，導(dǎo)致復(fù)雜程度有增無減,。但是，隨著STEP（產(chǎn)品模型數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)）的引入,，尤其是在版本AP214中定義了3D模型,，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的交換已變得簡單。MCAD領(lǐng)域已迅速將STEP AP214模型植入到他們的工具中,，但E-CAD領(lǐng)域尚未如此,。但是,，來自Altium的統(tǒng)一設(shè)計(jì)環(huán)境Altium Designer可以真正地支持STEP文件的導(dǎo)入/導(dǎo)出及生成。并結(jié)合它的全面的PCB設(shè)計(jì)功能,，Altium Designer可以將所有電子工程師的設(shè)計(jì)效率提高到一個(gè)新的水平,。