什么是多板设计？ 创建多板系统

什么是多板设计？ 创建多板系统

当您为电路板使用最好的 PCB 设计软件时，创建多板系统就会变得更加容易。 设计软件中所需的 PCB 工具集包括标准电气实用程序和 MCAD 集成，以确保您的电路板正确安装。 在本简短指南中，我们将介绍在设计中定义连接的一些基本方面，同时确保设计中的信号完整性。 无论您使用标准刚性多层PCB设计和布局，还是更多涉及柔性/刚柔性组合电路板，您都需要一些基本的设计工具集来确保您的设计按预期工作。

规划您的多板 PCB 系统设计

多板设计首先要规划系统中每个板的机械配置以及它们的连接方式。 您的连接方法可能涉及简单的标准化连接器，例如夹层连接器或引脚阵列，或集成边缘连接器。 一旦确定了这些要点，就需要制定布局和布线策略，以便组件能够在整个设计过程中正确互连，而不会产生 EMI/EMC、SI/PI 和机械振动问题。 阅读以下部分，了解如何开始高速设计以及 PCB 设计软件的重要作用。

设计多板 PCB 布局是一个系统级设计项目，涉及定义系统中所有板之间的连接。 开始多板 PCB 系统布局规划的良好流程如下：

1. 确定董事会安排：董事会之间的相对方向如何？ 系统是否具有需要以某种方式与主板交互的移动元素？ 机械建模需要从这个阶段开始，并将决定如何设计

2. 选择连接器：您的电路板是否会与现有的板对板连接器、边缘连接器、柔性胶带或电缆互连？ 您需要选择连接器来支持您所需的电路板布局，同时仍然适合您的外壳。

3. 确定电路板的功能：理想情况下，多板系统中的每个电路板都将执行特定的功能，并且应仅包含支持该功能所需的组件。 这可能会迫使您重新考虑电路板布置和连接器选项，因此在决定将哪些功能放置在哪些电路板上时请考虑这一点。

4. 跨连接器映射信号：每个连接器应支持特定信号或信号组，并确保设计中的信号完整性。 引脚分布可以在这个阶段确定，并且可以在连接器的原理图符号上定义。

    5.开始创建原理图：为了保持井井有条，最好对原理图进行分段，以便它们反映多板系统布局中电路板的排列。 每组原理图只能包含来自单个电路板的元件，来自不同电路板的元件不得放置在同一个原理图中。

为系统中的每个电路板创建原理图后，就可以开始为每个电路板创建物理 PCB 布局了。 按照 PCB 设计的标准流程将组件导入到您的设计中并将它们放置在每个电路板周围。 此时，可以将连接器放置在 PCB 上所需的位置，并且可以在特定组件上定义边缘连接器。

一些多板 PCB 设计和布局将使用边缘连接器在两块板之间建立电气连接。

在开始对元件进行布线之前，重要的是要开始考虑您的机械要求以及布局完成后是否仍可以将设计放入其预期的外壳中。 这需要使用机柜模型和系统中的每个板来确保不存在干扰并且板将按预期安装在一起。

适用于多板组件的原生 3D PCB 设计

一些测量和建模在 2D 中非常困难，这会产生电路板、组件和外壳之间干扰的风险。 在多板 PCB 设计中，PCB 组件涉及多个板，设计中的板之间或系统中的组件、电缆和其他组件之间可能存在不必要的干扰。 防止这种情况的最好方法是在设计过程中添加机械回测，以确保不存在干扰。

在回溯检查过程中，将使用MCAD工具自动检查3D间隙。 这些工具将检查电路板、外壳和组件的 3D 模型。 MCAD软件和PCB设计功能中的标准3D建模文件格式是STEP模型。 通过组合设计中每个组件的 STEP 模型，您的设计软件可以创建电路板的真实模型。

如果您与机械设计师合作构建多板设计，他们应该为设计提供 PCB 外壳模型。 然后可以将其导入 PCB 设计软件，以便在 ECAD 工具中执行干扰检查。 另一种选择是导出电路板的STEP模型或IDF文件，然后将其导入MCAD应用程序进行回溯检查。 企业级团队的标准工作流程是让 MCAD 用户执行回溯检查以验证组件放置。

所有板上的初始布局完成并检查干扰后，即可进行设计布线。 多板系统需要对高速信号和低速数字协议进行一些重要的布线考虑，以确保信号完整性。

在每个电路板中，应在设置初始设计规则、计算任何所需的阻抗曲线并将设计设置为适当的布线模式之后进行布线。 尽管并非每个电路板都具有高速接口，但它们可以通过边缘连接器、电缆、柔性胶带或板对板连接器在多板系统中的板之间布线。 慢速单端信号（例如，来自 GPIO）或总线协议也可以在电缆和板之间路由。 然而，必须注意确保均匀接地并防止可能的信号完整性问题。

定义多板系统的基础

与其他PCB一样，在多板布局中需要明确定义接地，以确保信号能够线性铺设。 在板之间布线信号路径时，请使用以下过程来确保整个系统的接地电位一致：

• 使用每块板上的接地层提供清晰的特性阻抗，提供屏蔽以抑制 EMI/串扰，并帮助在 PDN 中提供强去耦。

• 当在两块板之间布线时，连接器上包含接地连接，以连接每个电路板中的接地区域。 这将为连接器或电缆提供屏蔽。

• 对于带状或双绞线电缆，请考虑在信号之间使用交错接地，以在布线路径中提供清晰的参考和更强的屏蔽。

在多板系统中的电路板设计之间进行连接和接线时，这种简单的接地是信号完整性的重要组成部分。 这有助于在多板 PCB 设计和布线中定义一致的阻抗、返回路径和串扰抑制。 如果您遵循这些步骤，则当您在板之间和通过电缆布线时，更有可能保持单端信号的信号完整性。