PCB 設(shè)計很少討論設(shè)計功能塊或連接具有不同功能的模塊。通?？梢栽诓豢紤] PCB 布局如何影響電路板中多個功能塊之間的操作和交互的情況下設(shè)計簡單的設(shè)計。對于更復雜的設(shè)計，在設(shè)計復雜系統(tǒng)時，您需要考慮的不僅僅是電路板的高級概述。

模塊化 PCB 設(shè)計是在為各種應用設(shè)計 PCB 時隱含使用的一種設(shè)計方法。嵌入式系統(tǒng)、多板系統(tǒng)、混合信號系統(tǒng)和其他具有不同功能的板都可以從這種設(shè)計方法中受益。新設(shè)計師最好學習任何有關(guān)模塊化 PCB 設(shè)計的知識。

當您第一次涉足模塊化 PCB 設(shè)計時，您會很快發(fā)現(xiàn)您的設(shè)計工具可能無法跟上進度，因為缺乏統(tǒng)一性、跨設(shè)計工具的數(shù)據(jù)格式不一致以及在不同環(huán)境中不必要地重復基本設(shè)計步驟工具。設(shè)計軟件終于趕上了模塊化設(shè)計的需求，PCB 設(shè)計人員終于可以訪問專門適用于模塊化 PCB 設(shè)計的設(shè)計平臺包。

過去，PCB 設(shè)計單獨處理整個電子系統(tǒng)的每個部分。除了設(shè)計人員創(chuàng)建最復雜的電路板外，很少考慮系統(tǒng)不同部分之間的鏈接。一些示例包括計算機架構(gòu)和外圍設(shè)備、用于軍事和航空航天的嵌入式系統(tǒng)以及其他復雜的多板系統(tǒng)。

現(xiàn)在，市場各個領(lǐng)域的電子產(chǎn)品都變得更加智能和互聯(lián)，消費者對電子產(chǎn)品的功能要求更高。PCB 設(shè)計人員需要以新的方式思考，以便將所有這些功能集成到單個設(shè)備中。模塊化 PCB 設(shè)計是一種采用分層視圖的電子系統(tǒng)的設(shè)計方法，無論是剛?cè)峤Y(jié)合、多板、混合信號還是其他系統(tǒng)。

以一致、統(tǒng)一的界面和單一數(shù)據(jù)模型運行的設(shè)計軟件具有獨特的適用于模塊化 PCB 設(shè)計的能力。這使您可以為您的系統(tǒng)定義嚴格的層次結(jié)構(gòu)，并在您的下一個設(shè)備中快速實現(xiàn)它?？紤]到這一點，讓我們看一下模塊化 PCB 設(shè)計過程以及如何采用分層方法來設(shè)計復雜系統(tǒng)。

考慮模塊化設(shè)計需要根據(jù)其單獨的功能來查看您的設(shè)備。當您從設(shè)備的功能框圖開始時，這是迄今為止最簡單的。您希望從一個高級視圖開始，了解設(shè)備的不同部分如何協(xié)同工作以產(chǎn)生您需要的關(guān)鍵功能。您需要在功能框圖中考慮輸入和所需的輸出。

如果您的設(shè)備將包含一些中央處理，您需要將其視為整體設(shè)計過程的一部分。這不僅僅是創(chuàng)建一個框圖；如果您不及早考慮這一點，您可能需要稍后在開始布置電路板時對您的設(shè)計進行更改。許多設(shè)計人員會立即開始圍繞某個中心組件布置他們的電路板，而不考慮系統(tǒng)中功能塊之間的關(guān)系。

一旦您準備好深入了解您的電路板功能，您可能需要創(chuàng)建更精細的框圖來顯示您的設(shè)備每個部分的功能。換句話說，您希望采用分層方法來設(shè)計電路板的主要功能。

創(chuàng)建原理圖是將電路板從餐巾紙背面取出并放入設(shè)計軟件的第一步。在模塊化設(shè)計方面，當您設(shè)計框圖中每個功能塊內(nèi)的組件之間的連接時，您可以在原理圖設(shè)計方面取得領(lǐng)先。這為您設(shè)計每個 PCB 原理圖提供了一個良好的開端，并在您開始設(shè)計每個電路后為您提供有用的參考。

可以使用專為印刷電路設(shè)計量身定制的分層原理圖編輯器將原理圖鏈接在一起。這允許您定義多個原理圖之間的父子關(guān)系。這也有助于您在整個設(shè)計過程中保持井井有條，并讓您一次只專注于設(shè)計的一部分。然后，您可以在更高級別的父原理圖中將多個原理圖鏈接在一起，類似于您在功能框圖中的方式。

用于印刷電路布局的分層多板設(shè)計

在許多系統(tǒng)中，您將重復使用設(shè)計的某些部分，并且沒有理由在不同的原理圖中不斷地重新設(shè)計電路板的某些部分。這就是多通道設(shè)計變得至關(guān)重要的地方。這種設(shè)計方法允許您在不同的原理圖中輕松地重用您的設(shè)計部分。您不必在原理圖中多次重新添加和重新排列相同的組件。

一旦您定義了原理圖之間的父子關(guān)系并將您的功能框圖完全轉(zhuǎn)換為一組分層原理圖，就該過渡到 PCB 布局階段了。您需要使用原理圖捕獲工具將原理圖捕獲為新板上的初始布局。一旦您在初始板上捕獲了組件和連接，就可以開始安排和路由組件了。

如果您正在創(chuàng)建一個多板系統(tǒng)，這個設(shè)計過程自然適用于多板設(shè)計。每個功能塊或多個功能塊可以集成到不同的電路板中，使每個電路板的原理圖捕獲更加容易。

• 當您的原理圖幫助您彼此保持同步以及與您的 PCB 布局保持同步時，模塊化 PCB 設(shè)計過程會容易得多。分層原理圖可幫助您在整個設(shè)計過程中保持獨特的組織。了解分層原理圖如何幫助您保持同步。

• 具有一套統(tǒng)一工具的正確設(shè)計軟件將幫助您使您的流程適應模塊化 PCB 設(shè)計。 了解有關(guān)模塊化 PCB 設(shè)計流程的更多信息。

• 正確的 PCB 設(shè)計軟件自然會使用單個數(shù)據(jù)模型集成您的原理圖數(shù)據(jù)、布局和組件信息。這自然有助于模塊化 PCB 設(shè)計過程。 了解集成原理圖、布局和數(shù)據(jù)庫如何幫助模塊化設(shè)計。

原理圖設(shè)計作為模塊化 PCB 設(shè)計過程的一部分

一旦您將原理圖捕獲為初始布局，就該開始在電路板周圍布置組件了。正確的原理圖捕獲工具將維護您在原理圖中定義的組織，并將顯示組件之間的連接作為原理圖的一部分。

在多板系統(tǒng)的情況下，某些板需要具有分離到板的不同部分或字面上不同板上的功能。例如，混合信號系統(tǒng)的設(shè)計應使數(shù)字和模擬部分形成各自的功能塊，并且每個塊都需要在電路板中分成自己的區(qū)域以保持信號完整性。

一旦添加了更多功能，例如用于無線通信的 Wi-Fi 模塊，它也應該位于自己的功能塊中，甚至可能需要自己的原理圖。您需要將每種類型的功能分配給電路板自己的區(qū)域，以保持信號完整性并確保您的設(shè)備按預期運行。

例如，在計算機體系結(jié)構(gòu)領(lǐng)域，多板系統(tǒng)將重要功能分成不同的模塊，以便在滿足特定行業(yè)設(shè)計和功能標準的同時提供不同的功能。這只是模塊化設(shè)計方法必不可少的一個領(lǐng)域。

用于模塊化設(shè)計的 PCB 設(shè)計軟件需要許多其他設(shè)計平臺根本無法提供的功能。您的模塊化設(shè)計軟件需要包含分層的多通道原理圖編輯工具，以將系統(tǒng)的關(guān)鍵特性分成功能塊。當您的設(shè)計軟件在原理圖編輯器旁邊包含原理圖捕獲工具時，您將以最高的生產(chǎn)力運行。

元件管理是模塊化PCB設(shè)計的另一個重要部分。使用多通道設(shè)計時，您將在整個電路板的不同位置重復使用大量組件。這意味著您將需要一個組件庫，該組件庫使用統(tǒng)一的組件數(shù)據(jù)模型與您的所有設(shè)計功能集成。

將這些功能集成到單個界面中，您可以輕松生成初始布局并開始在整個系統(tǒng)中布置組件。您的布局編輯器還應該允許您在布局中將組件分組，以便根據(jù)需要輕松重新排列系統(tǒng)中的組件。這有助于您在進行制造之前保持井井有條并糾正布局錯誤。

• 模塊化設(shè)計是一種自然的多板設(shè)計方法。將功能分離到不同的板上是確保系統(tǒng)保持井井有條并按預期工作的自然方式。與 PCB 專家 Ben Jordan 一起了解有關(guān)多板設(shè)計的更多信息。

• 當您使用模塊化 PCB 設(shè)計軟件時，物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的模塊化硬件可以輕松集成到復雜的多板系統(tǒng)中。 了解有關(guān)使用模塊化物聯(lián)網(wǎng)模塊的更多信息。

• 任何制造商都需要為您的電路板提供完整的文檔包。使用集成設(shè)計軟件使模塊化 PCB 設(shè)計變得更加容易，并允許您快速為制造商生成文檔。了解有關(guān)為制造商創(chuàng)建文檔的更多信息。

與您在 Altium Designer 中的原理圖編輯器集成的組件制造商搜索工具

有許多應用程序可以激發(fā)您的下一個設(shè)計，并將受益于模塊化設(shè)計方法。計算機體系結(jié)構(gòu)是長期使用模塊化設(shè)計方法的一個領(lǐng)域，盡管在整個行業(yè)的不同公司中都有。隨著更多消費級產(chǎn)品（包括復雜功能和提供連接性）的出現(xiàn)，采用模塊化方法和正確的設(shè)計軟件將幫助您成功設(shè)計這些應用程序。

可穿戴醫(yī)療設(shè)備、智能手機、娛樂系統(tǒng)、家庭自動化系統(tǒng)和聯(lián)網(wǎng)汽車等產(chǎn)品都是自然應用模塊化設(shè)計方法的嵌入式系統(tǒng)。這些領(lǐng)域的許多設(shè)備實際上是多板系統(tǒng)，需要復雜的設(shè)計工具來幫助您創(chuàng)建功能設(shè)計并準備交付給您的 PCB 制造商。

雖然模塊化設(shè)計軟件包含廣泛的功能，但它不需要使模塊化設(shè)計過程變得復雜。當這些工具集成到單個程序中時，模塊化設(shè)計過程將變得更加容易并且可以快速進行。您的設(shè)計軟件不應像其他 PCB 設(shè)計軟件公司那樣將工具分成單獨的程序，而應包含使用任何設(shè)計方法（包括模塊化設(shè)計）創(chuàng)建綜合系統(tǒng)所需的工具。

在一個統(tǒng)一了您的設(shè)計功能的環(huán)境中工作，您可以訪問的不僅僅是復雜的原理圖和布局編輯工具。Altium Designer 中的集成設(shè)計環(huán)境使用單個規(guī)則驅(qū)動的設(shè)計引擎和單個數(shù)據(jù)模型來運行您的組件和電路板。這允許模擬器、數(shù)據(jù)管理和文檔工具等功能在您準備制造時立即訪問您的設(shè)計數(shù)據(jù)。

仿真是模塊化設(shè)計的重要組成部分，因為您需要驗證配電網(wǎng)絡(luò)、串擾和 EMI 抑制的重要方面。使用集成設(shè)計平臺可以讓您的設(shè)計數(shù)據(jù)直接傳遞到您的仿真工具。您不必將設(shè)計導出到另一個程序。這還允許您將模擬限制在系統(tǒng)內(nèi)的特定功能塊上。

使用規(guī)則驅(qū)動的設(shè)計可確保您的設(shè)計功能會根據(jù)您的設(shè)計規(guī)則立即檢查您的原理圖和布局選擇。作為模塊化設(shè)計的一部分，您需要確保設(shè)計中的每個功能塊都能按預期運行，并且滿足基本設(shè)計標準。

Altium Designer 中的交互式設(shè)計規(guī)則檢查

Altium Designer 是唯一一款將所有這些功能以及更多功能集成到由規(guī)則驅(qū)動的設(shè)計引擎管理的單一、統(tǒng)一的設(shè)計環(huán)境中的設(shè)計軟件。這可確保您的工具自然地適應模塊化 PCB 設(shè)計，并將這些工具集成到單個設(shè)計環(huán)境中。您將擁有使用 Altium Designer 設(shè)計任何應用程序所需的能力。

• Altium Designer 中的多通道、分層原理圖編輯工具是模塊化 PCB 設(shè)計的自然選擇。這些功能使您無需切換到單獨的程序即可快速捕獲原理圖。 了解有關(guān) Altium Designer 中分層、多通道原理圖設(shè)計的更多信息。

• 作為模塊化設(shè)計的一部分，規(guī)則驅(qū)動的設(shè)計引擎會檢查您的原理圖的所有方面。這還允許您的設(shè)計功能以單一數(shù)據(jù)格式自然地相互通信。 了解有關(guān) Altium Designer 中模塊化設(shè)計規(guī)則檢查的更多信息。

• 當需要將您的電路板送去生產(chǎn)時，Altium Designer 中的設(shè)計工具可以輕松地與您的文檔和采購功能集成。您可以快速生成所需的文檔和電路板的材料清單。 了解有關(guān) Altium Designer 中物料清單管理的更多信息。

模塊化 PCB 設(shè)計需要以新的方式可視化您的設(shè)計，并且您的 PCB 設(shè)計軟件需要跟上新的設(shè)計方法。Altium Designer 是唯一適用于任何設(shè)計技術(shù)和應用的軟件包。一旦您使用 Altium Designer，它將是您最后需要的 PCB 設(shè)計軟件包，您將擁有保持在新技術(shù)前沿所需的工具。

使用 Altium Designer 中的集成設(shè)計界面進行模塊化 PCB 設(shè)計可能看起來令人生畏，但 Altium 提供了大量資源來幫助您取得成功。通過即時訪問由行業(yè)專家提供的 AltiumLive 論壇、播客和網(wǎng)絡(luò)研討會、設(shè)計教程和廣泛的知識庫，您可以放心，您擁有任何設(shè)計所需的工具。沒有其他 PCB 設(shè)計軟件公司可以讓您訪問這么多資源。

只有 Altium Designer 將您需要的所有設(shè)計、仿真、驗證和文檔工具放入具有一致界面的單個程序中。與其在其他設(shè)計軟件平臺中使用過時的工作流程，不如嘗試在唯一適用于任何設(shè)計方法的設(shè)計環(huán)境中工作。當您使用 Altium Designer 時，您可以站在模塊化 PCB 設(shè)計的最前沿。