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PCB信号检测,信号&电源完整性分析

客户简介
国内某工控领域龙头企业,纳斯达克上市公司,集团下设四个子公司,业务涉及轨道交通、工业自动化、医疗电子、智能制造等领域。

  • 研发团队:300人+
  • 硬件设计团队:100人+
  • 自己完成产品制版,有四条PCBA产线
  • 团队按产品开发流程进行划分:原理图、PCB、工艺、结构分别有自己的团队

面临问题
如何提升PCB整体质量,如何快速定位设计中信号&电源等特定问题点。需要一些新的设计手段来保证和验证;DCS、PLC、装备等产品都需要到实验室做SI、EMC/EMI等测试,以保证产品的设计质量,能否在投板之前就能有较高的把握?

解决方案
北恩科技专业技术人员根据该客户需求定制化提供仿真系统技术服务,结合Mentor相关仿真工具完美解决客户技术问题。

北恩科技挖掘客户存在问题:
1. PCB设计整体流程没有设置仿真验证节点,仅靠人工经验解决遇到的SI&PI问题;
2. 公司制定了很多PCB设计和检查规范,但还是依靠人来评审,一个项目下来需反复评审多次,成本过高;
3. 针对PCB整体质量缺乏有效的验证方法,往往是实验过后才发现问题,返工成本很高;

针对客户情况北恩科技提供解决方案:
1、帮助硬件设计团队规范设计流程,加入针对PCB设计的前仿、后仿两个节点
2、帮助客户梳理PCB设计和检查规范,提出合理化建议最终形成集团标准的电气检查规范表
3、基于Mentor工具并进行二次开发将客户的检查规范表落地,将所有电气规范用工具进行自动化检查避免人工介入
4、提供有针对性的仿真知识及工具使用技术培训
5、后期进行一期项目实际跟踪服务力求完善整个实施流程


实施过程举例:
实例一:通过建立电气检查规范帮助客户检验屏蔽条设计
通过北恩科技技术人员深入了解客户所有设计几乎都需要加屏蔽条,但屏蔽条必须通过过孔良好接地才能起到相应的效果。北恩科技根据客户实际需求开发Edge Shield规则,该条检测可以根据我们设定的参数自动检查屏蔽条是否能够良好接地,并逐一标示出存在问题的区域。如下图所示:

有效的解决了让客户头疼的屏蔽条检查问题。

实例二:北恩科技通过技术咨询帮助客户解决DDR时序问题消除过设计
通过北恩科技技术人员与客户的沟通发现,客户为了保证信号效果,在实际设计中加入了很多去耦电阻,一方面造成了成本的提升,同时还对PCB的布局布线带来很度麻烦。但基于所谓的经验,工程师在设计时又不敢轻易拿掉这些电阻。每次PCB设计完成后,都需要打版出来并用示波器测量找出不稳定的信号,一个板子的调整时间往往需要两周甚至更长,在一定程度上影响项目进度。

面对客户的问题,北恩科技首先对客户进行了技术培训普及仿真知识,并结合具体项目(NN220B-A)进行仿真与实际示波器对比的方法,帮助客户有效验证设计信号质量。

仿真结果与实测结果对比如下图所示:


提出有针对性建议:对于NN220B-A板DDR设计,时钟的33欧串电阻可以去掉,仿真来看其实数据线的容差可以控制在50-100mil即可。有效消除客户过设计,节约开发成本。

帮助客户达到的成果:

  • 辅助建立企业级PCB预检系统,即在做实际EMC,SI设备检查前快速扫描并定位工程师设计不合理处,有效提升PCB整体质量;
  • 建立企业标准化PCB检查规则列表,以规避人工检查的疏漏及不规范;
  • 辅助建立信号完整性仿真分析节点,在原理图完成后对新的电路设计进行前仿得出布线策略,在PCB板图完成后进行后仿验证布局布线,从而进一步提升PCB的信号完整性;
  • 辅助建立电源完整性分析节点,在PCB板图完成后进行直流压降分析和交流分析,从而对PCB设计的电源设计给出有效整改意见;
  • 通过规范和节点的建立,有效串联研发部门并做到有据可查,提升研发效率;

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