在 Altium Designer 中采用模块化 PCB 设计方法

PCB 设计很少讨论设计功能块或连接具有不同功能的模块。通常可以在不考虑 PCB 布局如何影响电路板中多个功能块之间的操作和交互的情况下设计简单的设计。对于更复杂的设计，在设计复杂系统时，您需要考虑的不仅仅是电路板的高级概述。

模块化 PCB 设计是在为各种应用设计 PCB 时隐含使用的一种设计方法。嵌入式系统、多板系统、混合信号系统和其他具有不同功能的板都可以从这种设计方法中受益。新设计师最好学习任何有关模块化 PCB 设计的知识。

当您第一次涉足模块化 PCB 设计时，您会很快发现您的设计工具可能无法跟上进度，因为缺乏统一性、跨设计工具的数据格式不一致以及在不同环境中不必要地重复基本设计步骤工具。设计软件终于赶上了模块化设计的需求，PCB 设计人员终于可以访问专门适用于模块化 PCB 设计的设计平台包。

过去，PCB 设计单独处理整个电子系统的每个部分。除了设计人员创建最复杂的电路板外，很少考虑系统不同部分之间的链接。一些示例包括计算机架构和外围设备、用于军事和航空航天的嵌入式系统以及其他复杂的多板系统。

现在，市场各个领域的电子产品都变得更加智能和互联，消费者对电子产品的功能要求更高。PCB 设计人员需要以新的方式思考，以便将所有这些功能集成到单个设备中。模块化 PCB 设计是一种采用分层视图的电子系统的设计方法，无论是刚柔结合、多板、混合信号还是其他系统。

以一致、统一的界面和单一数据模型运行的设计软件具有独特的适用于模块化 PCB 设计的能力。这使您可以为您的系统定义严格的层次结构，并在您的下一个设备中快速实现它。考虑到这一点，让我们看一下模块化 PCB 设计过程以及如何采用分层方法来设计复杂系统。

考虑模块化设计需要根据其单独的功能来查看您的设备。当您从设备的功能框图开始时，这是迄今为止最简单的。您希望从一个高级视图开始，了解设备的不同部分如何协同工作以产生您需要的关键功能。您需要在功能框图中考虑输入和所需的输出。

如果您的设备将包含一些中央处理，您需要将其视为整体设计过程的一部分。这不仅仅是创建一个框图；如果您不及早考虑这一点，您可能需要稍后在开始布置电路板时对您的设计进行更改。许多设计人员会立即开始围绕某个中心组件布置他们的电路板，而不考虑系统中功能块之间的关系。

一旦您准备好深入了解您的电路板功能，您可能需要创建更精细的框图来显示您的设备每个部分的功能。换句话说，您希望采用分层方法来设计电路板的主要功能。

创建原理图是将电路板从餐巾纸背面取出并放入设计软件的第一步。在模块化设计方面，当您设计框图中每个功能块内的组件之间的连接时，您可以在原理图设计方面取得领先。这为您设计每个 PCB 原理图提供了一个良好的开端，并在您开始设计每个电路后为您提供有用的参考。

可以使用专为印刷电路设计量身定制的分层原理图编辑器将原理图链接在一起。这允许您定义多个原理图之间的父子关系。这也有助于您在整个设计过程中保持井井有条，并让您一次只专注于设计的一部分。然后，您可以在更高级别的父原理图中将多个原理图链接在一起，类似于您在功能框图中的方式。

用于印刷电路布局的分层多板设计

在许多系统中，您将重复使用设计的某些部分，并且没有理由在不同的原理图中不断地重新设计电路板的某些部分。这就是多通道设计变得至关重要的地方。这种设计方法允许您在不同的原理图中轻松地重用您的设计部分。您不必在原理图中多次重新添加和重新排列相同的组件。

一旦您定义了原理图之间的父子关系并将您的功能框图完全转换为一组分层原理图，就该过渡到 PCB 布局阶段了。您需要使用原理图捕获工具将原理图捕获为新板上的初始布局。一旦您在初始板上捕获了组件和连接，就可以开始安排和路由组件了。

如果您正在创建一个多板系统，这个设计过程自然适用于多板设计。每个功能块或多个功能块可以集成到不同的电路板中，使每个电路板的原理图捕获更加容易。

• 当您的原理图帮助您彼此保持同步以及与您的 PCB 布局保持同步时，模块化 PCB 设计过程会容易得多。分层原理图可帮助您在整个设计过程中保持独特的组织。了解分层原理图如何帮助您保持同步。

• 具有一套统一工具的正确设计软件将帮助您使您的流程适应模块化 PCB 设计。 了解有关模块化 PCB 设计流程的更多信息。

• 正确的 PCB 设计软件自然会使用单个数据模型集成您的原理图数据、布局和组件信息。这自然有助于模块化 PCB 设计过程。 了解集成原理图、布局和数据库如何帮助模块化设计。

原理图设计作为模块化 PCB 设计过程的一部分

一旦您将原理图捕获为初始布局，就该开始在电路板周围布置组件了。正确的原理图捕获工具将维护您在原理图中定义的组织，并将显示组件之间的连接作为原理图的一部分。

在多板系统的情况下，某些板需要具有分离到板的不同部分或字面上不同板上的功能。例如，混合信号系统的设计应使数字和模拟部分形成各自的功能块，并且每个块都需要在电路板中分成自己的区域以保持信号完整性。

一旦添加了更多功能，例如用于无线通信的 Wi-Fi 模块，它也应该位于自己的功能块中，甚至可能需要自己的原理图。您需要将每种类型的功能分配给电路板自己的区域，以保持信号完整性并确保您的设备按预期运行。

例如，在计算机体系结构领域，多板系统将重要功能分成不同的模块，以便在满足特定行业设计和功能标准的同时提供不同的功能。这只是模块化设计方法必不可少的一个领域。

用于模块化设计的 PCB 设计软件需要许多其他设计平台根本无法提供的功能。您的模块化设计软件需要包含分层的多通道原理图编辑工具，以将系统的关键特性分成功能块。当您的设计软件在原理图编辑器旁边包含原理图捕获工具时，您将以最高的生产力运行。

元件管理是模块化PCB设计的另一个重要部分。使用多通道设计时，您将在整个电路板的不同位置重复使用大量组件。这意味着您将需要一个组件库，该组件库使用统一的组件数据模型与您的所有设计功能集成。

将这些功能集成到单个界面中，您可以轻松生成初始布局并开始在整个系统中布置组件。您的布局编辑器还应该允许您在布局中将组件分组，以便根据需要轻松重新排列系统中的组件。这有助于您在进行制造之前保持井井有条并纠正布局错误。

• 模块化设计是一种自然的多板设计方法。将功能分离到不同的板上是确保系统保持井井有条并按预期工作的自然方式。与 PCB 专家 Ben Jordan 一起了解有关多板设计的更多信息。

• 当您使用模块化 PCB 设计软件时，物联网设备的模块化硬件可以轻松集成到复杂的多板系统中。 了解有关使用模块化物联网模块的更多信息。

• 任何制造商都需要为您的电路板提供完整的文档包。使用集成设计软件使模块化 PCB 设计变得更加容易，并允许您快速为制造商生成文档。了解有关为制造商创建文档的更多信息。

与您在 Altium Designer 中的原理图编辑器集成的组件制造商搜索工具

有许多应用程序可以激发您的下一个设计，并将受益于模块化设计方法。计算机体系结构是长期使用模块化设计方法的一个领域，尽管在整个行业的不同公司中都有。随着更多消费级产品（包括复杂功能和提供连接性）的出现，采用模块化方法和正确的设计软件将帮助您成功设计这些应用程序。

可穿戴医疗设备、智能手机、娱乐系统、家庭自动化系统和联网汽车等产品都是自然应用模块化设计方法的嵌入式系统。这些领域的许多设备实际上是多板系统，需要复杂的设计工具来帮助您创建功能设计并准备交付给您的 PCB 制造商。

虽然模块化设计软件包含广泛的功能，但它不需要使模块化设计过程变得复杂。当这些工具集成到单个程序中时，模块化设计过程将变得更加容易并且可以快速进行。您的设计软件不应像其他 PCB 设计软件公司那样将工具分成单独的程序，而应包含使用任何设计方法（包括模块化设计）创建综合系统所需的工具。

在一个统一了您的设计功能的环境中工作，您可以访问的不仅仅是复杂的原理图和布局编辑工具。Altium Designer 中的集成设计环境使用单个规则驱动的设计引擎和单个数据模型来运行您的组件和电路板。这允许模拟器、数据管理和文档工具等功能在您准备制造时立即访问您的设计数据。

仿真是模块化设计的重要组成部分，因为您需要验证配电网络、串扰和 EMI 抑制的重要方面。使用集成设计平台可以让您的设计数据直接传递到您的仿真工具。您不必将设计导出到另一个程序。这还允许您将模拟限制在系统内的特定功能块上。

使用规则驱动的设计可确保您的设计功能会根据您的设计规则立即检查您的原理图和布局选择。作为模块化设计的一部分，您需要确保设计中的每个功能块都能按预期运行，并且满足基本设计标准。

Altium Designer 中的交互式设计规则检查

Altium Designer 是唯一一款将所有这些功能以及更多功能集成到由规则驱动的设计引擎管理的单一、统一的设计环境中的设计软件。这可确保您的工具自然地适应模块化 PCB 设计，并将这些工具集成到单个设计环境中。您将拥有使用 Altium Designer 设计任何应用程序所需的能力。

• Altium Designer 中的多通道、分层原理图编辑工具是模块化 PCB 设计的自然选择。这些功能使您无需切换到单独的程序即可快速捕获原理图。 了解有关 Altium Designer 中分层、多通道原理图设计的更多信息。

• 作为模块化设计的一部分，规则驱动的设计引擎会检查您的原理图的所有方面。这还允许您的设计功能以单一数据格式自然地相互通信。 了解有关 Altium Designer 中模块化设计规则检查的更多信息。

• 当需要将您的电路板送去生产时，Altium Designer 中的设计工具可以轻松地与您的文档和采购功能集成。您可以快速生成所需的文档和电路板的材料清单。 了解有关 Altium Designer 中物料清单管理的更多信息。

模块化 PCB 设计需要以新的方式可视化您的设计，并且您的 PCB 设计软件需要跟上新的设计方法。Altium Designer 是唯一适用于任何设计技术和应用的软件包。一旦您使用 Altium Designer，它将是您最后需要的 PCB 设计软件包，您将拥有保持在新技术前沿所需的工具。

使用 Altium Designer 中的集成设计界面进行模块化 PCB 设计可能看起来令人生畏，但 Altium 提供了大量资源来帮助您取得成功。通过即时访问由行业专家提供的 AltiumLive 论坛、播客和网络研讨会、设计教程和广泛的知识库，您可以放心，您拥有任何设计所需的工具。没有其他 PCB 设计软件公司可以让您访问这么多资源。

只有 Altium Designer 将您需要的所有设计、仿真、验证和文档工具放入具有一致界面的单个程序中。与其在其他设计软件平台中使用过时的工作流程，不如尝试在唯一适用于任何设计方法的设计环境中工作。当您使用 Altium Designer 时，您可以站在模块化 PCB 设计的最前沿。