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如何利用CAD設(shè)計(jì)軟件與網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)?

發(fā)布時(shí)間 :2017-02-07 09:43 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計(jì)部
    對于高頻電路設(shè)計(jì),當(dāng)前已經(jīng)有了很好的CAD類軟件,其強(qiáng)大的功能足以克服人們在PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)方面的不足及繁瑣的參數(shù)檢索與計(jì)算,再配合功能強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)分析儀,按理應(yīng)該是稍具經(jīng)驗(yàn)者便能完成質(zhì)量較好的射頻部件。但是,實(shí)際中卻不是這回事。
 
    CAD設(shè)計(jì)軟件依靠的是強(qiáng)大的庫函數(shù),包含了世界上絕大部分無線電器件生產(chǎn)商提供的元器件參數(shù)與基本性能指標(biāo)。不少射頻工程師錯(cuò)誤地認(rèn)為:只要利用該工具軟件進(jìn)行設(shè)計(jì),就不會有多大問題。但實(shí)際結(jié)果卻總是與愿望相反,原因是他們在錯(cuò)誤認(rèn)識下放棄高頻電路設(shè)計(jì)基本概念的靈活應(yīng)用及基本設(shè)計(jì)原則的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)積累,結(jié)果在軟件工具的應(yīng)用中常犯下基本應(yīng)用錯(cuò)誤。射頻電路設(shè)計(jì)CAD軟件屬于透明可視化軟件,利用其各類高頻基本組態(tài)模型庫來完成對實(shí)際電路工作狀態(tài)的模擬。至此,我們已經(jīng)可以明白其中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)是高頻基本組態(tài)模型有兩類,一類屬于集中參數(shù)形態(tài)之元器件模型,另一類屬于常規(guī)設(shè)計(jì)中的局部功能模型。于是存在如下方面問題:
    (1)元器件模型與CAD軟件長期互動發(fā)展,日趨完善,實(shí)際中可以基本相信模型的逼真度。但元器件模型所考慮的應(yīng)用環(huán)境(尤其是元器件應(yīng)用的電環(huán)境)均為典型值。多數(shù)情況下,必須利用經(jīng)驗(yàn)確定系列應(yīng)用參數(shù),否則其實(shí)際結(jié)果有時(shí)甚至比不借助CAD軟件的設(shè)計(jì)結(jié)果相差更遠(yuǎn)。
    (2)CAD軟件中建立的常規(guī)高頻基本組態(tài)模型,通常限于目前應(yīng)用條件下可預(yù)知的方面,而且只能局限于基本功能模型(否則產(chǎn)品研發(fā)無須用人,僅靠CAD一手包辦而誕生各類產(chǎn)品)。
    (3)特別值得注意的是:典型功能模型的建立,是以典型方式應(yīng)用元器件并以典型完善的工藝方式構(gòu)造(包括PCB構(gòu)造)下完成的,其性能也達(dá)到“典型”的較高水平。但在實(shí)際中,就是完全模仿,也與模型狀態(tài)相差甚遠(yuǎn)。原因是:盡管選用的元器件及其參數(shù)一致,但它們的組合電環(huán)境卻無法一致。在低頻電路或數(shù)字電路中,這種相差毫厘的情況妨礙不大,但在射頻電路中,往往發(fā)生致命的錯(cuò)誤。
    (4)在利用CAD軟件進(jìn)行設(shè)計(jì)中,軟件的容錯(cuò)設(shè)計(jì)并不理睬是否發(fā)生與實(shí)際情況相違背的錯(cuò)誤參數(shù)設(shè)置,于是,按照其軟件運(yùn)行路徑給出一理想的結(jié)果,實(shí)際中卻是問題百出的結(jié)果??梢灾榔潢P(guān)鍵錯(cuò)誤環(huán)節(jié)在于沒有利用射頻電路設(shè)計(jì)的基本原則去正確應(yīng)用CAD軟件。
    (5)CAD軟件僅僅屬于設(shè)計(jì)輔助工具,利用其具備的實(shí)時(shí)模擬功能、強(qiáng)大的元器件模型庫及其函數(shù)生成功能、典型應(yīng)用模型庫等等方面來簡化人們的繁瑣設(shè)計(jì)與計(jì)算工作,到目前為為止,尚遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法在具體設(shè)計(jì)方面代替人工智能。
    CAD軟件在射頻PCB輔助設(shè)計(jì)中所體現(xiàn)的強(qiáng)大功能是該軟件大受歡迎的一個(gè)重要方面。但實(shí)際中,許多射頻工程師會經(jīng)常“遭其暗算”。導(dǎo)致原因仍然是其對參數(shù)設(shè)置的容錯(cuò)特性。往往利用其仿真功能得出一理想的模型(包括各個(gè)功能環(huán)節(jié)),一到實(shí)際調(diào)試中才發(fā)現(xiàn):還不如利用自己的經(jīng)驗(yàn)來設(shè)計(jì)。
    所以,CAD軟件在PCB設(shè)計(jì)中,仍然僅僅有利于擁有基本的射頻設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與技巧的工程師,幫助他們從事繁瑣的過程設(shè)計(jì)(非基本原則設(shè)計(jì))。
 
    網(wǎng)絡(luò)分析儀分為標(biāo)量和矢量兩種,是射頻電路設(shè)計(jì)必不可少的儀器。通常的做法是:結(jié)合基本的射頻電路設(shè)計(jì)理念和原則完成電路及PCB設(shè)計(jì)(或利用CAD軟件完成),按要求完成PCB的樣品加工并裝配樣機(jī),然后利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對各個(gè)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)逐個(gè)進(jìn)行網(wǎng)路分析,才有可能使電路達(dá)到最佳狀態(tài)。但如此工作的代價(jià)是以至少3~5版的PCB實(shí)際制作,而若沒有基本的PCB設(shè)計(jì)原則與基礎(chǔ)理念,所需要的PCB版本將更多(或者無法完成設(shè)計(jì))。
    由上述可見:
    (1)在利用網(wǎng)絡(luò)分析儀對射頻電路進(jìn)行分析過程中,必須具有完備的高頻電路PCB設(shè)計(jì)理念和原則,必須能通過分析結(jié)果而明確知道PCB的設(shè)計(jì)缺陷,僅此一項(xiàng)就要求相關(guān)工程師具備相當(dāng)?shù)慕?jīng)驗(yàn)。
    (2)對樣機(jī)網(wǎng)路環(huán)節(jié)進(jìn)行分析過程中,必須依靠熟練的實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)和技巧來構(gòu)造局部功能網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)楹芏鄷r(shí)候,通過網(wǎng)絡(luò)分析儀所發(fā)現(xiàn)的電路缺陷,會同時(shí)存在多方面的導(dǎo)致因素,于是必須利用構(gòu)造局部功能網(wǎng)路來加以分析,徹查導(dǎo)致原因。這種實(shí)驗(yàn)性電路構(gòu)造必須借助清晰的高頻電路設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與熟練的電路PCB構(gòu)造原則。


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