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1、Four short words sum up what has lifted most successful individuals above the crowd: a little bit more.-author-dateMentor-Graphics公司PCB设计平台解决方案Mentor Graphics公司PCB设计平台解决方案Mentor Graphics公司PCB设计平台解决方案1.1 系统级PCB设计流程Mentor Graphics公司能够提供全线的系统及PCB设计、仿真及标准化解决方案，如下图所示。图2 PCB 设计、仿真及标准化解决方案1.2 模块说明1.2.1 DxD
2、esigner完备的高性能原理图输入工具DxDesigner是原理图设计输入的完整解决方案，包括设计创建、设计定义和设计复用。提供强大的原理图输入功能，实现PCB网表的自动转换，支持LMS（Library Management System）库管理系统，确保快速而方便地选择最理想、最便宜同时也是最容易采购的器件；DxDesigner支持层次化分页式模块化设计，方便实现设计复用缩短设计周期；集成的仿真和高速电路分析环境确保概念设计阶段电路功能和性能满足设计指标，从而减少失误导致的设计反复；设计数据集中管理确保企业内部从采购到生产各部门之间数据信息的高度一致性，进一步提高效率并且降低失误。图3 D
3、xDesigner设计界面DxDesigner是一个业界广泛使用的、通用的前端原理图设计工具，其兼容性可表现为三个方面：-兼容Protel/ Altium设计DxDesigner提供Protel/ Altium转换器，可与Protel/ Altium进行设计原理图和符号库进行双向数据转换。-兼容Cadence（OrCAD）与PowerLogic设计 DxDesigner提供OrCAD/ PADS Logic转换器，可直接导入OrCAD与PADS Logic环境下的设计文件和符号库，转换过程中不丢失任何设计信息。-兼容各种格式的PCB网表与物理设计规则输出DxDesigner支持PADS Lay
4、out、Cadence Allegro、Expedition、BoardStation、Zuken等多种格式的PCB网表输出与物理设计规则输出。1.2.2 Expedition PCB 高速高密度PCB设计工具Expedition PCB为设计师提供了用于复杂PCB物理设计、分析和加工一整套可伸缩的工具，它将交互设计和自动布线有机地整合到一个设计环境中。设计师可以定义所有设计规则，包括高速布线约束，创建板型，布局，交互布线和自动布线，直到加工文件生成。Expedition PCB没有任何设计规模的限制，没有层的限制、器件数量、网线数量和引脚数的限制，提供给设计师最大的设计空间。Expediti
5、on PCB的核心-获业界大奖的Auto Active自动布线器是基于形状的无网格布线器，布线速度极快，布线的可加工性首屈一指。它实现真正的45度布线，并完全支持当今各种复杂封装如BGA、CSP、COB和微过孔、埋孔、盲孔等加工工艺。其器件放置推挤后自动线调整，大面积覆铜处理方法皆独一无二。图4 Expedition PCB设计界面XtremePCB PCB协同设计技术XtremePCB 是一场革命性和令人兴奋的新技术，使多人同时完成一个设计成为可能。和传统的需要分割-合并的团队协同设计方法学不同，XtremePCB不需要任何的物理分割，每一个设计者可实时看到其他同伴的编辑动作。因为不需要额外
6、的培训的和复杂的设置，设计者可在任何时候从世界的任一角落参与协同设计，完成时间紧急的项目，极大地缩短设计时间，XtremePCB对大型复杂的设计和混合技术的PCB设计是一种理想的选择。 Advanced interconnection高级互连布线 在BGA、CSP、COB和DCA封装盛行的板级设计中，密度越来越大，高级互连布线技术及盲埋孔的应用也日益流行。积层法和微过孔结构的采用使得板极设计变得更加复杂，Expedition PCB针对高级互连设计提供领先的技术。Expedition PCB支持定义复杂的过孔规则和布线规则。过孔可在任意两层间设置，除了传统的层压结构，Expedition PC
7、B支持在层压上积层的技术以解决高密度多管脚器件的布线出口问题。采用积层技术的层上可以采用比它下面采用层压技术的层上更小的布线间距。Expedition PCB可以设定过孔的间距和和信号延迟值。此外，在BGA扇出和管脚交叉的连接器扇出时，它支持真正的45度布线，并采用区域规则使高密度区域出线变得更加便利。 RF射频电路设计 许多PCB设计，例如手机和无绳电话，射频电路与数字电路、模拟电路紧密集成，在Expedition PCB 中可实现灵活的射频电路设计。通过IFF/Agilent ADS接口，射频数据的设计、仿真和验证结果可直接输入DxDesigner和Expedition PCB，或从它们输
8、出到Agilent ADS，确保数据的同步和完整性。EP埋入式电阻、电容技术EP技术是在PCB印制电路板上使用新材料和方法制作无源器件，通过在印制电路板中埋入电阻、电容、电感来代替传统的表面贴装无源元件来实现的。因为埋入式元件不需要焊点,造成PCB可靠性缺陷的主要问题焊点缺陷得以减少，同时，直接的材料和转化费用的减少降低了生产成本，又增加了工厂的生产速度，此外，EP技术可以大大节省PCB电路板上的空间，实现产品的小型化和低功耗。在Expedition PCB 图5 贴装电容和EP电容的比较1.2.3 Library Mananger 中心库管理器Library Manager为整个电路设计提供
9、了创建、维护各类模型库的环境。独有的中心库技术为库管理建立了整个系统库的唯一位置，中心库可以由库管理员或者建库部门管理和开发各种库单元，包括元件库、PCB封装库、焊盘库以及设计模板。通过授权管理，不同的设计师可修改、开发库，或者只能调用库单元。有管理的共享库结构，既能最大限度地提高设计效率，避免重复建库工作，又可以防止对库的任意操作而破坏整个库的结构和库单元信息的完整性和正确性。中心库各类模型库基于同一数据库管理，而不是其他工具那样的基于文件管理，库与库之间紧密相关。对库单元的任何操作，只能在不破坏其他库单元的前提下方可完成，以保证库的一致性。Library Manager 中包括的各种库开发
10、工具，大量采用了参数化和模板化技术，包括BGA、QFP、PLCC、DIP、SOIC、Edge Connector的20种左右的最常见封装模板，效率比非采用该项技术的工具可提高几十甚至上百倍。1.2.4 Hyperlynx Analog 数模混合电路仿真工具模拟电路及数模混合电路仿真器，给PCB设计提供了一个完整的仿真和分析环境，和DxDesigner紧密结合，基于DxDesigner原理图进行仿真。支持多语言模型的混合仿真如：C, VHDL, Verilog, VHDL-AMS, Verilog-AMS 和 SPICE。支持直流/交流/瞬态,蒙特卡洛分析等多种高级分析方法。图6 HyperLy
11、nx Analog用户界面1.2.5 Hyperlynx SI 信号完整性仿真工具Hyperlynx SI包括前仿真规划、设计空间探测、设计约束生成和设计验证工具，后仿真分析检查工具，和多板分析模块。它们紧密的集成在DxDesignerExpedition 流程中，实现了设计、仿真和实现的无缝连接。Hyperlynx SI具备了多模型混和仿真能力（EBD、SPICE、SParameters、IBIS）和分析高速串行信号必需的眼图分析功能，其仿真的结果可以直接导入到PCB流程中，既可以快速的搭建拓扑结构，也可以从设计中导入网络连接关系进行仿真。强大的设计空间探测，能够方便的按要求对器件参数、传输
12、线以及叠层等参数扫描，并输出三维的图形，帮助工程师快速的找到最佳设定。配备的专业波形分析工具可以协助工程师完成复杂的波形分析，同时提供了多达13500个经过验证的IBIS模型。Hyperlynx SI中的后仿真分析工具，可以交互的或全自动地分析布局布线后PCB的SI方面的问题：包括信号延时、过冲、下冲、信号间串扰、信号反射等，并且可以进行What-If分析，评估可能的解决方案。Hyperlynx SI对于包含多板的高速数字系统的设计提供完整的解决方案。只要支持信号完整性、串扰和EMC仿真分析。图7 HyperLynx SI 信号完整性分析界面1.2.6 Hyperlynx PI 电源完整性仿真
13、工具Hyperlynx PI可帮助设计师在设计早期在设计早期发现供电系统问题，甚至可以在layout之前就发现电源设计中的问题，从而减少设计跌代，缩短设计周期，提高产品可靠性。 应用Hyperlynx PI，通过DC分析，查找过大直流压降和电流密度，确定是否有足够的覆铜或缝合过孔；通过AC分析，确定PDN的阻抗，确定去耦电容的大小，数量，安装方式和位置，测试电源平面的间距和位置，检查电源噪声在系统中的传播。同Hyperlynx SI一样，Hyperlynx PI也分前仿真分析和后仿真分析验证，前后仿真均支持压降分析，最大电流分析，去耦分析和平面噪声分析。图8 HyperLynx PI 分析界面
14、1.2.7 Quiet Expert EMC专家系统Quiet Expert是Mentor Graphics公司的高性能EMI/EMC专家系统，利用美国密苏里罗拉大学EMC实验室的研究成果，提供多种干扰源类型的电磁干扰分析，并根据相关的条件计算出电磁辐射的频谱。用户可以使用不同的本地标准，通过频谱图获得电子产品的EMI/EMC特性。内嵌可扩展的规则检查器允许用户将自己的EMC经验规则加入，对PCB进行设计规则检查。 Quiet Expert可以提供上升沿、下降沿、频率或占空比可调的方波激励信号，通过对信号进行时域上的计算和仿真，以分析传输线、门特性对系统时序及信号质量的影响。综合门特性和PCB
15、布局布线引起的延时、阻抗和容抗等传输线特性，做出综合信号仿真，提供给工程师设计高速电路必需的信号仿真及分析手段，并允许用户根据仿真结果改变元器件类型和参数，以达到理想的信号质量。完备的EMC的方法 Quiet Expert能够提供给板级设计师及版图工程师一个强有力的方法，对于PCB设计中不正确或危险的布线结构而导致EMI问题进行检查。工具不仅能够通过高亮的方法定位错误，还能够报告产生问题的原因及可供参考的解决方案。它可以在版图的设计过程中被应用，即使只完成了部分布线，使设计者在完成版图前及时的得到反馈。简单易用的模型使所有的设计团队在设计中受益。在板级设计中及早的进行潜在EMI分析是唯一最有效
16、的方法。 基于EMC的设计规则检查器 Quiet Expert分析的核心是先进的设计规则检查器（DRC）。DRC分析是基于物理和电参数验证设计、测定问题的区域，结合所允许使用的工具进行全面的EMC分析。强有力的API能够创建复杂的设计规则检查（DRC），包括基于频率可改变的物理规则参数。在实际设计中高频节点必须按照严格的约束进行布线，而不是降低频率或放宽约束。规则也能够被参数化，基于设计的类型或产品线方便的调整。图9 Quiet Expert 分析界面1.2.8 Hyperlynx Thermal PCB热分析仿真工具HyperLynx Thermal可以对印刷电路板的热效应进行准确、可靠的分
17、析。通过确定印刷电路板的温度及其梯度，器件和焊点的温度，设计者可以方便地确定设计中潜在的散热及可靠性问题。由于采用了局部变步长的有限元微分算法，与传统的有限元算法相比，其计算速度大大提高。针对热传导，对流和辐射情况，HyperLynx Thermal可建立复杂的三维气流与热场模型，并考虑器件上是否加装了散热片，芯片风扇及导热垫等散热装置 。HyperLynx Thermal 的分析结果与实际测量误差小于10%，可确保分析的准确性。HyperLynx Thermal 可以分析多层和不规则形状的电路板、混合电路板或子电路板；电路板可放置在机柜的内部或边缘，并由螺栓连接到散热器上，考虑了相邻电路板或
18、机箱壁的影响；电路板可在一个封闭的空间内由其边缘的楔形锁扣冷却或在开放的系统中强制对流冷却；气体的流动可以是自然的或强制对流的，封闭的系统可由热交换器冷却；建模时也可以考虑重力、气体压力及气体流动方向的作用，可以考虑各向异性配线；器件上可以安装散热器、热管、芯片风扇和导热条；可以重新布置过热的元器件。图10 HyperLynx Thermal 热分析三维显示1.2.9 Fablink XE 生产输出验证工具生产通常总是和PCB设计结合的很紧密，以前，设计者不得不采用多个应用程序诸如原理图，PCB数据以及为生产准备数据。有了FabLink XE，一个综合的生产数据生成和验证环境，设计者可以在单板
19、或拼板级别上控制生产数据，这样确保了设计和生产数据的一致性。FabLink XE提供了单独的拼板生成和编辑环境，可生成基于拼板极数据库的生产数据，此外，他提供了额外的板级功能，包括详细数据观测，可进行查找的PDF输出，铜平衡，GerBer，钻孔等数据的导入检查。FabLink XE在三个层面上和设计数据相交互：生产数据准备，生产输出，文挡生成。FabLink XE pro 包含了FabLink XE的所有功能和优点，并提供以下的增强功能。多种PCB的拼板生成，除了包含FabLink XE可生成多个PCB设计数据的拼板数据外，FabLink XE pro允许将不同的PCB设计放在同一个拼板内，所
20、有的交互式和自动放置和处理功能均可应用。生产输出验证（MOV），通过和设计数据的比较，快速并方便地识别过期的生产数据。设计数据是否进行了更改（删除、增加、或不同的元素）。和Gerber-in及Drill-in功能结合使用，在设计数据库的基础上识别和检查生产数据的正确性。BoardStation Neutral file 中间文件格式输出，许多第三方工具及用户定义的下游处理流程应用并依靠这种文件格式。Mask Generator，可通过叠加或者运算，采用设计中已有的各种图形数据，生成用户所需要的特殊或复杂图形。1.2.10 DocGen 标准化归档系统DocGen是原理图PCB图标准化归档系统，
21、是对Mentor的PCB软件进行的二次开发，面向国内军工研究所的“标准化自动文档系统”软件模块。原理图归档包含添加符合标准化要求的各种格式图框，可以根据选择的模版，自动填充信息到原理图图框，生成倒字符，生成元器件清单三大功能。解决了原来标准化出图时需要套图框，多次打印，手工编制原理图的元器件清单等诸多难题。图11 DocGenPCB归档效果标准化归档软件从DxDesigner中提取元器件信息生成符合标准化要求的元器件清单；可根据原理图自动更新元器件清单，杜绝了手工编辑出错的问题。PCB归档部分包含符合标准化要求的A0A4各种格式的图框，根据选择的模版，自动将信息填充到PCB图图框中，自动生成明
22、细栏。允许工程师根据实际情况对PCB进行放大、缩小、镜像等操作，通过设定，可以方便快捷的完成各层出图的需要。 对于自动生成符合标准化要求的明细表，如果设计数据发生变化，能自动更新明细表的内容。1.2.11 优选元器件库奥肯思科技有限公司结合多年来与研究院所以及军工企事业单位长期的合作，针对客户在电子设计中的不同需求提供专业的EDA顾问咨询、技术培训和设计服务；与此同时结合对行业流程的深刻认识，开展了卓有成效的企业流程定制、标准化文档自动生成以及企业标准化优选元器件库建设等设计环境的定制。Mentor Graphics公司及奥肯思科技有限公司提供的统一库开发管理工具及建库服务。EDA库是产品质量
23、的重要保证,EDA库是设计的源头，EDA库如果存在任何问题，都会影响产品的质量，甚至会影响企业的前途命运；库是企业标准化管理的第一步,没有库的标准化，企业标准化管理就无从谈起；库在整个产品生命周期中扮演重要的地位，库的更新影响到整个产品的设计和生产流程；Mentor Graphics公司及奥肯思科技有限公司提供的统一库开发管理工具及建库服务提给军工研究所一套符合行业标准的中心库及库的管理和维护流程，大大地加快了企业标准化进程，使企业在竞争中处于优势。根据用户提供的元器件清单整理器件信息库映射表；根据用户提供的元器件清单整理器件文档，并建立映射关系；提供优选元器件库信息管理工具；提供原理图与数据
24、库动态连接的能力，工程师可直接在原理图设计工具中选择数据库中的元器件，器件信息可自动带入所选符号中，。EDA建库及中心库管理工具可以直接编辑焊盘库、封装库、符号库、器件库、仿真模型库、PCB模板库，管理中心库在统一位置；提供现场实施和调试服务，并为用户培训12名库管理工程师1.2.12 I/O Designer FPGA/PCB一体化设计工具Mentor Graphics公司的 I/O Designer为系统设计工程师/电路设计工程师提供了一个方便的FPGA管脚设计、定义和分配环境，可以图形化显示FPGA器件的物理管脚位置以及可供使用的资源信息。设计工程师可以在I/O Designer中定义F
25、PGA器件的端口，通过直接拖放定义管脚位置;并通过拖放操作进行管脚定义和分配，同时可以非常便捷地实现各种操作。设计工程师定义和分配FPGA和PCB之间的端口，I/O Designer可以自动产生用于FPGA设计的HDL文件和用于PCB原理图的功能符号（Symbol）；设计工程师也可以实施管脚定义，I/O Designer可以自动产生用于FPGA逻辑综合以及布局布线的管脚约束文件和用于PCB布局布线的器件物理封装。I/O Designer在FPGA设计和PCB设计之间提供了一个连接桥梁：可以读入FPGA设计的HDL源代码以及FPGA布局布线后产生的管脚文件(.PAD, .PIN 或者.FIT文件)，自动产生用于PCB设计的原理图功能符号以及FPGA器件的物理封装；也可以通过EDIF和XML格式的文件格式读入PCB原理图中对管脚的定义，自动产生用于FPGA设计的HDL文件和管脚约束文件。I/O Designer可以自动监测设计中所有与FPGA以及PCB之间接口相关的设计数据是否发生变化，如果检测出设计数据发生了任何的改变，I/O Designer都会通过”Update”对话框的方式来自动提示设计工程师有关的设计变更，从而确保整个设计的严格一致性和正确性。图12 I/O Designer 用户界面-