解决 PCB 设计问题

正确的印刷电路板 (PCB) 设计对于生产具有操作和商业效率的电子原型的能力至关重要。对于嵌入式应用程序尤其如此。嵌入式电路的大小和类型因微处理器、组件和操作系统而异，但最重要的是软件的复杂性，可以从几百字节到几兆字节的代码不等。

从开发的电路图中，可以通过导出 Gerber/drill 文件来执行仿真和设计 PCB。无论采用何种设计，工程师都需要准确了解电路（和电子元件）应如何布置以及它们将如何工作。对于 EE 来说，为 PCB 设计找到合适的软件工具可能是一项艰巨的任务。适合一个 PCB 项目的软件工具可能不太适合其他项目。 EE 需要直观的电路板设计工具，包括有用的功能，足够稳定以限制风险，并拥有一个强大的库，使其适用于多个项目。

硬件问​​题

对于针对物联网的项目，其中集成是性能和可靠性的核心，PCB 内导电和非导电材料的集成需要物联网设计人员研究设计的各个电气和机械方面之间的相互作用。特别是，随着元件尺寸的不断缩小，PCB 上的电加热成为越来越重要的因素。与此同时，功能要求也在上升。为了按设计实现基于性能的性能，温度响应、电路板上的电气元件行为和整体热管理对系统的功能和可靠性至关重要。

PCB 必须隔离以确保保护。通过保护放置在电路板上以创建电子系统的铜迹线来防止短路。与合成树脂粘合纸（SRBP、FR-1、FR-2）等低成本替代品相比，FR-4 更适合作为基材材料，因为它具有物理/机械特性，尤其是在高频下保留数据的能力、耐热性高，吸水能力比其他材料少。 FR-4 广泛用于高端建筑以及工业和军事设备。兼容超高绝缘（超高真空或UHV）。

但 FR-4 作为 PCB 基板面临许多限制，这些限制源于生产中使用的化学处理。特别是材料容易形成夹杂物（气泡）和条纹（纵向气泡），以及玻璃织物的变形。这些缺陷会导致介电强度不一致并损害 PCB 走线性能。新型环氧玻璃材料解决了这些问题。

其他常用的材料是聚酰亚胺/玻璃纤维，它支持更高的温度，更坚硬，以及 KAPTON，它灵活、轻便，适用于显示器和键盘等应用。选择介电材料（基板）时需要考虑的因素包括热膨胀系数 (CTE)、玻璃化转变温度 (Tg)、热导率和机械刚度。

基于布局规范和 100% 测试设计 (DFT) 覆盖率，军用/航空航天 PCB 需要特殊的设计考虑。 MIL-STD-883 标准建立了用于测试适用于军事和航空航天系统的微电子设备的方法和程序，包括机械和电气测试、制造和培训程序以及其他控制，以确保整个系统具有统一的质量和可靠性水平。此类设备的各种应用。

汽车系统电子设备的设计除了要满足各种标准外，还必须遵循一系列规则，例如封装集成电路的 AEC-Q100 机械和电子测试。串扰效应会妨碍车辆安全。为了最大限度地减少这些影响，PCB 设计人员必须在信号线和电源线之间施加最小距离。软件工具可促进设计和标准化，这些工具会自动突出显示需要进一步修改以满足干扰限制和散热条件的设计方面，以避免影响系统操作。

图 1：Altium Designer（图片：Altium）

来自电路本身的干扰并不是对信号质量的唯一威胁。汽车中的 PCB 受到噪音的轰击，这些噪音以复杂的方式与车身相互作用，从而在电路中产生不需要的电流。汽车点火系统引起的电压峰值和波动可能会将组件推到其加工公差之外。