浅谈PCB抗干扰设计

2022-03-22

现在，虽然有很多软件可以实现PCB自动布局布线。但是随着信号频率不断提升，很多时候，工程师需要了解有关PCB布局布线的基本的原则和技巧，才可以让自己的设计完美无缺。如，电路抗干扰设计，今天我们就来聊聊抗干扰设计原则。抗干扰设计的基本任务是系统或装置既不因外界电磁干扰影响而误动作或丧失功能，也不向外界发送过大的噪声干扰，以免影响其他系统或装置正常工作。因此提高系统的抗干扰能力也是该系统设计的一个重要环节。一、PCB设计原则根据我个人多年工作在实际项目中的经验积累、实战、实践等；电路抗干扰设计要遵循的以下几个基本原则：1.1 电源线的设计（1）选择合适的电源；（2）尽量加宽电源线；（3）保证电源线、底线走向和数据传输方向一致；（4）使用抗干扰元器件；（5）电源入口添加去耦电容（10~100uf）。1.2 地线的设计（1）模拟地和数字地分开；（2）尽量采用单点接地；（3）尽量加宽地线；（4）将敏感电路连接到稳定的接地参考源；（5）对pcb板进行分区设计，把高带宽的噪声电路与低频电路分开；（6）尽量减少接地环路（所有器件接地后回电源地形成的通路叫“地线环路”）的面积。1.3 元器件的配置（1）不要有过长的平行信号线；（2）保证pcb的时钟发生器、晶振和cpu的时钟输入端尽量靠近，同时远离其他低频器件；（3）元器件应围绕核心器件进行配置，尽量减少引线长度；（4）对pcb板进行分区布局；（5）考虑pcb板在机箱中的位置和方向；（6）缩短高频元器件之间的引线。1.4 去耦电容的配置（1）每10个集成电路要增加一片充放电电容（10uf）；（2）引线式电容用于低频，贴片式电容用于高频；（3）每个集成芯片要布置一个0.1uf的陶瓷电容；（4）对抗噪声能力弱，关断时电源变化大的器件要加高频去耦电容；（5）电容之间不要共用过孔；（6）去耦电容引线不能太长。1.5 降低噪声和电磁干扰原则（1）尽量采用45°折线而不是90°折线（尽量减少高频信号对外的发射与耦合）；（2）用串联电阻的方法来降低电路信号边沿的跳变速率；（3）石英晶振外壳要接地；（4）闲置不用的门电路不要悬空；（5）时钟垂直于IO线时干扰小；（6）尽量让时钟周围电动势趋于零；（7）IO驱动电路尽量靠近pcb的边缘；（8）任何信号不要形成回路；（9）对高频板，电容的分布电感不能忽略，电感的分布电容也不能忽略；（10）通常功率线、交流线尽量在和信号线不同的板子上。1.6 其他设计原则（1）CMOS的未使用引脚要通过电阻接地或电源；（2）用RC电路来吸收继电器等原件的放电电流；（3）总线上加10k左右上拉电阻有助于抗干扰；（4）采用全译码有更好的抗干扰性；（5）元器件不用引脚通过10k电阻接电源；（6）总线尽量短，尽量保持一样长度；（7）两层之间的布线尽量垂直；（8）发热元器件避开敏感元件；（9）正面横向走线，反面纵向走线，只要空间允许，走线越粗越好（仅限地线和电源线）；（10）要有良好的地层线，应当尽量从正面走线，反面用作地层线；（11）保持足够的距离，如滤波器的输入输出、光耦的输入输出、交流电源线和弱信号线等；（12）长线加低通滤波器。走线尽量短接，不得已走的长线应当在合理的位置插入C、RC、或LC低通滤波器；（13）除了地线，能用细线的不要用粗线。二、布局布线2.1 布线宽度和电流（1）一般宽度不宜小于0.2.mm（8mil)；（2）在高密度高精度的pcb上，间距和线宽一般0.3mm(12mil)；（3）当铜箔的厚度在50um左右时，导线宽度1~1.5mm(60mil) = 2A；（4）公共地一般80mil,对于有微处理器的应用更要注意。2.2 电源线电源线尽量短，走直线，最好走树形，不要走环形。2.3 布局首先，要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加;过小，则散热不好，且邻近线条易受干扰。在确定PCB尺寸后.再确定特殊元件的位置。最后，根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局。在确定特殊元件的位置时要遵守以下原则：（1）尽可能缩短高频元器件之间的连线，设法减少它们的分布参数和相互间的电磁干扰。易受干扰的元器件不能相互挨得太近，输入和输出元件应尽量远离。（2）某些元器件或导线之间可能有较高的电位差，应加大它们之间的距离，以免放电引出意外短路。带高电压的元器件应尽量布置在调试时手不易触及的地方。（3）重量超过15g的元器件、应当用支架加以固定，然后焊接。那些又大又重、发热量多的元器件，不宜装在印制板上，而应装在整机的机箱底板上，且应考虑散热问题。热敏元件应远离发热元件。（4）对于电位器、可调电感线圈、可变电容器、微动开关等可调元件的布局应考虑整机的结构要求。若是机内调节，应放在印制板上方便于调节的地方;若是机外调节，其位置要与调节旋钮在机箱面板上的位置相适应。（5）应留出印制扳定位孔及固定支架所占用的位置。根据电路的功能单元对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：（1）按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。（2）以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、整齐、紧凑地排列在PCB上.尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接。（3）在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观.而且装焊容易.易于批量生产。（4）位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。电路板的最佳形状为矩形。长宽比为3：2成4：3。电路板面尺寸大于200x150mm时.应考虑电路板所受的机械强度。2.4 布线布线的原则如下：（1）输入输出端用的导线应尽量避免相邻平行。最好加线间地线，以免发生反馈藕合。（2）印制摄导线的最小宽度主要由导线与绝缘基板间的粘附强度和流过它们的电流值决定。当铜箔厚度为0.05mm、宽度为 1 ~ 15mm 时.通过 2A的电流，温度不会高于3℃，因此.导线宽度为1.5mm可满足要求。对于集成电路，尤其是数字电路，通常选0.02~0.3mm导线宽度。当然，只要允许，还是尽可能用宽线.尤其是电源线和地线。导线的最小间距主要由最坏情况下的线间绝缘电阻和击穿电压决定。对于集成电路，尤其是数字电路，只要工艺允许，可使间距小至5~8mm。（3）印制导线拐弯处一般取圆弧形，而直角或夹角在高频电路中会影响电气性能。此外，尽量避免使用大面积铜箔，否则.长时间受热时，易发生铜箔膨胀和脱落现象。必须用大面积铜箔时，最好用栅格状.这样有利于排除铜箔与基板间粘合剂受热产生的挥发性气体。2.5 焊盘焊盘中心孔要比器件引线直径稍大一些。焊盘太大易形成虚焊。焊盘外径D一般不小于(d+1.2)mm，其中d为引线孔径。对高密度的数字电路，焊盘最小直径可取(d+1.0)mm。2.6 PCB及电路抗干扰措施印制电路板的抗干扰设计与具体电路有着密切的关系，这里仅就PCB抗干扰设计的几项常用措施做一些说明。2.7 电源线设计根据印制线路板电流的大小，尽量加粗电源线宽度，减少环路电阻。同时、使电源线、地线的走向和数据传递的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。2.8 地线设计地线设计的原则是：（1）数字地与模拟地分开。若线路板上既有逻辑电路又有线性电路，应使它们尽量分开。低频电路的地应尽量采用单点并联接地，实际布线有困难时可部分串联后再并联接地。高频电路宜采用多点串联接地，地线应短而粗，高频元件周围尽量用栅格状大面积地箔。（2）接地线应尽量加粗。若接地线用很细的线条，则线路阻抗会出现较大变化，大电流流过时会导致接地电位出现较大变化，使抗噪性能降低。因此应将接地线加粗，使它能通过三倍于印制板上的允许电流。如有可能，接地线应在2~3mm以上。（3）接地线构成闭环路。只由数字电路组成的印制板，其接地电路布成团环路大多能提高抗噪声能力。2.9 退藕电容配置PCB设计的常规做法之一是在印制板的各个关键部位配置适当的退藕电容。退藕电容的一般配置原则是：（1）电源输入端跨接10~100uf的电解电容器。如有可能，接100uF以上的更好。（2）原则上每个集成电路芯片都应布置一个0.01pF的瓷片电容。（3）对于抗噪能力弱、关断时电源变化大的器件，如 RAM、ROM存储器件，应在芯片的电源线和地线之间直接接入退藕电容。（4）电容引线不能太长，尤其是高频旁路电容不能有引线。既使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率。所以对电源、地线的布线要认真对待，把电、地线所产生的噪音干扰降到最低限度，以保证产品的质量。小结综上所述，PCB电路设计都是通过大量实践检验的，通过反复实验、测试验证获得了较为理想的抗干扰设计效果。因此，良好的pcb布线以及线路板布局会强化抗干扰能力，在具体电路调试阶段，所形成的影响不可或缺，能够保证pcb布线的科学性以及合理性。通常来说，采用以上介绍的抗干扰措施，可消除PCB板90%左右的常见干扰。但由于硬件的可靠性及设备的复杂性函数，要消除一些特殊的、小概率的干扰，就要采用特殊的、更复杂的硬件抗干扰电路。过多釆用硬件抗干扰措施，会明显提高产品的成本，增加硬件数量，也会带来新的干扰，导致系统的可靠性下降。所以应根据设计条件和目标要求，合理采用硬件抗干扰措施，提高系统的抗干扰能力。

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浅谈PCB设计中电流与线宽的关系

2022-03-21

目前由于成本的原因， PCB 面积越来越小化，这给工程师带来很大的挑战，除了考虑电路精简、合理布局、改变元件封装等外，也要考虑走线的宽度。要弄清楚PCB的过流能力，我们首先从PCB结构下手。以双层PCB为例，这种电路板通常是三层式结构：铜箔、板材、铜箔。铜箔也就是PCB中电流、信号要通过的路径。首先要说一下PCB的铜箔厚度，PCB铜箔的厚度是以盎司(OZ)为单位。盎司(OZ)是重量的单位, 国际上用单位面积的重量来控制铜皮的厚度。1OZ意思是重量1OZ的铜均匀平铺在1平方英尺（FT2）的面积上所达到的厚度，1OZ=35um=0.035mm。一般PCB铜厚有三个尺寸，0.5OZ、1OZ和2OZ。我们常用的多层板，一般表层铜厚为1OZ，内层铜厚为0.5OZ。2OZ一般用于大电流的线路板。PCB的载流能力主要和线宽、线厚（铜箔厚度）以及温升有关系，线宽越大，载流能力越强，允许温升越高，可以流过的电流就越大，但同时PCB使用寿命会缩短，因此一般最大温升为10℃或20℃。国际通用PCB制作标准IPC-2221规范给出的线宽计算公式为：其中公式中参数含义为：1、I为容许通过的最大电流，单位为安培A。2、0.024和0.048为修正系数，一般用K表示，内层走线，K=0.024，表层走线，K=0.048。3、dT为最大温升，单位为摄氏度℃。4、A为走线截面积，截面积等于铜厚乘以线宽，单位为平方mil。 我们在画PCB时一般都有一个常识，即走大电流的地方用粗线（比如50mil，甚至以上），小电流的信号可以用细线（比如10mil）。 通常大电流的做法有以下四种：1）增加导线宽度。2）在导线增加一层Solder层这样在过锡过后，这条1mm的导线就可以看做一条1.5mm~2mm导线了（导线过锡时均匀度和锡厚度）。3）采用更厚的铜箔线路板，例如2OZ。4) 使用铜排来走大电流。在PCB板上焊接定制铜排来走更大电流，例如30A-50A。 除了导线，过孔的导电能力也需要考虑。一般的PCB绘制软件对器件引脚的过孔焊盘铺铜时往往有几种选项：直角辐条，45度角辐条，直铺。使用直铺的方式特点是焊盘的过电流能力很强，对于大功率回路上的器件引脚一定要使用这种方式。同时它的导热性能也很强，虽然工作起来对器件散热有好处，但是这对于电路板焊接人员却是个难题，因为焊盘散热太快不容易挂锡，常常需要使用更大瓦数的烙铁和更高的焊接温度，降低了生产效率。使用直角辐条和45角辐条会减少引脚与铜箔的接触面积，散热慢，焊起来也就容易多了。所以选择过孔焊盘铺铜的连接方式要根据应用场合，综合过电流能力和散热能力一起考虑，小功率的信号线就不要使用直铺了，而对于通过大电流的焊盘则一定要直铺。 DCDC的输出电容之后，一般会直接打过孔连到内层去。这里要注意打孔不可以过于密集，每个过孔之间要留足过电流的铜箔宽度。否则就会导致DCDC的输出能力是足够的，但就是送不到后面去。

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功能安全认证简介及ARM认证工具链介绍

2022-03-18

SIL功能安全认证一、简介SIL（Safety Integrity Level）安全完整性等级认证就是基于IEC61508, IEC61511, IEC61513, IEC13849-1, IEC62061, IEC61800-5-2等标准，对安全设备的安全完整性等级(SIL)或者性能等级(PL)进行评估和确认的一种第三方评估、验证和认证。安全完整性等级的确定需要进行安全系统风险分析，它是进行系统研发的目标和基础，是评估系统能否保证安全的依据。主要涉及针对安全设备开发流程的文档管理(FSM)评估，硬件可靠性计算和评估、软件评估、环境试验、EMC电磁兼容性测试等内容。SIL认证分为SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，其中SIL1级是最低的产品功能安全等级，SIL4是最高的级别。二、功能安全标准化起源功能安全标准化的运动起源于20世纪90年代。上世纪70年代开始，随着各种现代化及其的使用，以及工业生产过程的自动化程度越来越高，以电气、电子、可编程电子产品的大量应用为标志的现代化控制系统越来越多的渗透到各个领域，参与着各种控制过程。但是，工业文明在给人类带来利益的同时，也带来了灾难。由于系统设计不合理、设备元器件故障或失效、软件系统的故障导致的事故、人身伤害、环境污染，越来越频繁的危及着我们的生命安全和赖以生存的环境。人们开始认识到，必须采取措施，用标准和法规来规范领域内安全相关系统的使用，使技术在安全的框架内发展，使人类既能尽可能享受新技术带来的安全和舒适，同时又能掌控危险。功能安全标准研究从此展开。2000年5月，国际电工委员会正式发布了IEC61508标准，名为《电气/电子/可编程电子安全相关系统的功能安全》。这是功能安全领域的第一个国际标准，后面其它的功能安全标准适用于不同的应用领域，但它们都基于由IEC61508标准派生出的安全理念。三、SIL认证机构SIL的认证机构有很多，国外的认证机构有德国TÜV、美国艾思达Exida、法国必维(BV)等；国内的认证机构主要有北京仪综所(ITEI)和上海自动化所(SITIIAS)等等。软件方面国内接受度比较高的是德国莱茵TÜV认证。四、SIL认证流程SIL认证项目的大致流程：第一阶段：概念评估1.检查并评审产品需求规范和安全设计概念；2.在产品各个生命周期阶段，尤其在开发过程中（质量管理），检查并评估故障避免措施的计划；3.评估检测和控制故障需采取的措施（诊断）FMEDA(失效模式影响及诊断分析），评价是否安全完整等级能够达到预期的目的；4.文件系统的审核（设计和质量管理);5.电磁兼容，环境测试需求定义；6.为主检阶段出具项目计划；7.根据概念评估的结果出具报告；第二阶段：主检1.测试所有的安全相关功能，最坏情况分析（软硬件）；2.检测控制故障的验证（故障插入测试），FMEDA的验证与执行；3.软件验证测试的评审（模块，集成测试，系统测试）4.对开发过程中创建的产品文档评审(设计文档，测试、验证、审核记录）5.安全相关的可靠性数据的定义及计算；6.环境测试（包括EMC）；7.用户文档的检查（安装，操作手册，安全手册）；8.提供测试报告；第三阶段：发证基于测试报告，如果各项均符合要求，则由认证机构颁发证书。ARM功能安全相关一、简介1、总体介绍安全终端产品的认证要求开发中使用的编译器工具链符合相应的功能安全标准。鉴定这些工具的过程称为“工具鉴定”或“工具验证”，可能是耗时且昂贵的过程。此外，它没有为最终产品提供任何差异化。虽然最终用户必须对整个工具认证过程负责，但开发工具供应商可以通过提供符合适当安全标准的工具来简化此过程。Arm Compiler for Embedded FuSa是一个合格的C/C++工具链，已通过安全认证机构TÜV SÜD的评估。合格的工具链适用于为汽车、工业、医疗、铁路和航空等安全市场开发嵌入式软件。凭借TÜV证书和全面的认证套件，用于嵌入式FuSa的Arm编译器极大地简化了整个“工具认证”过程，使最终用户能够专注于他们的最终产品开发。Arm Compiler for Embedded FuSa有资格开发符合以下标准的最高安全完整性级别的软件：IEC 61508 (工业) – SIL 3ISO 26262 (汽车) – ASIL DEN 50128 (铁路) – SIL 4IEC 62304 (医疗) – Class C对于其他安全标准，其中许多标准源自IEC 61508，认证套件提供了最终用户执行“工具验证”所需的关键信息。注：ISO 26262是汽车行业的安全标准。该标准使用汽车安全完整性等级 (ASIL A–D) 来衡量风险。A等级最低，D等级最高。IEC 62304是医疗器械行业使用的安全标准。该标准使用软件安全分类（A-C 类）来设置基于风险的要求，A等级最低，C等级最高。2、Qualification Kit资格认证套件Qualification Kit提供有关工具链操作、推荐使用和诊断功能的重要安全信息。这包括：安全手册- 定义工具链的安全边界。缺陷报告- 描述已知的安全关键缺陷。开发流程- 记录用于开发安全工具链的流程。测试报告- 记录资格认证中使用的语言一致性测试的测试结果。3、Arm编译工具链方面能提供的安全工具如下图所示二、Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS介绍Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS是Arm公司最新的功能安全嵌入式 C/C++编译工具链，新购功能安全工具链用户都是购买这个版本。它用于开发具有功能安全或长期支持要求的裸机软件、固件和实时操作系统 (RTOS)应用程序。通过强大的优化技术和优化的库，Arm Compiler for Embedded FuSa使嵌入式系统开发人员能够满足具有挑战性的性能目标和内存限制。Arm Compiler for Embedded FuSa被各行各业的领先公司使用，包括汽车 (ISO 26262)、消费电子、工业 (IEC 61508)、医疗 (IEC 62304)、网络、铁路 (EN 50128)、存储和电信。它还用于开发以下Arm功能安全产品：合格库： https ://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/arm-compiler/safetyArm FuSa RTS： https ://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/fusa-run-time-system软件测试库：https ://www.arm.com/products/development-tools/embedded-and-software/software-test-librariesArm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS 的主要功能包括：支持Cortex和Neoverse处理器支持A-profile和R-profile目标的动态链接支持线程本地存储 (TLS)支持C++14源语言模式与Arm FuSa C库版本6.6.A的兼容性用于嵌入式FuSa 6.16LTS的Arm编译器包括：合格的工具链组件：armclang：基于LLVM和Clang 技术的编译器和集成汇编器armar：归档器，可将 ELF 目标文件集收集在一起armlink：将对象和库结合起来生成可执行文件的链接器fromelf：图像转换实用程序和反汇编程序非安全的工具链组件：Arm C 库：嵌入式系统的运行时支持库Arm C++ 库：基于 LLVM libc++ 项目的库armasm：旧版汇编器，用于armasm-syntax 汇编代码，仅适用于较旧的 Arm 架构。armclang对所有新的汇编文件使用集成汇编器。资格套件：安全手册：描述认证范围，以及如何使用工具链进行安全相关开发缺陷报告：提供有关已知安全相关缺陷的信息测试报告：包含语言一致性测试的结果开发过程：包含用于开发工具链的过程的概述发布历史： Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS 系列迄今为止所有版本的标识信息用户文档：用户指南：提供示例和指南来帮助您使用工具链参考指南：提供帮助您配置工具链的信息Arm C和C++库和浮点支持用户指南：提供有关非限定Arm库和浮点支持的信息错误和警告参考指南：提供Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS中的工具可以报告的错误和警告列表迁移和兼容性指南：提供信息以帮助您从Arm Compiler 5迁移到 Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS发行说明工具链可用于：使用Arm Development Studio黄金版或白金版工具包使用Keil MDK-Professional工具包（需要 Windows 64 位主机平台上的 Windows 32 位工具链）作为独立安装Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS支持什么？根据许可条款，Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS可用于构建以下 Arm架构和处理器：注意：用于嵌入式FuSa 6.16LTS的Arm编译器预计不能在比上面列出的版本更早的主机操作系统平台上工作。使用Keil MDK许可证，用于嵌入式FuSa 6.16LTS的Arm编译器仅在Windows主机平台上受支持。不支持Windows 32位x86主机平台。如果您使用的是浮动许可证，则您的许可证服务器必须运行11.14.1.0或更高版本armlmd以及lmgrd。您必须根据您打算如何使用 Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS 选择合适的安装位置：集成到 Arm Development Studio Gold Edition 2021.2 或更高版本，或 Platinum Edition 2021.c 或更高版本集成到 Keil MDK-Professional 5.36 或更高版本作为独立安装

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小白必看 | 如何零基础入门ANSYS仿真

2022-03-17

因为工作原因，经常碰到各种原因需要利用ANSYS仿真，但不知从何入手的新人。根据自己的经验，总结了一些较为实际的快速入门方法与注意事项。 1 学习目标与路径 带着问题学习，虽然看起来很功利，但是对于学习往往也是很实用有效的办法。对于仿真学习，首要是解决XX工程问题。 ANSYS各模块涉及结构、流体、电磁、光学、系统逻辑等多种学科仿真，可应用于机械、建筑、环保等各种行业。完全学会各种模块的操作及其各种可涉及的仿真是不现实的，也没有必要。即使一个具体的模块（例如Fluent），也很难凭借一己之力完全学会每个功能与操作。 学习仿真，一步到位的立刻精通是不现实的。不可能看几本书，做几个练习案例，或者找几个大牛指点下，就能立刻从完全毫无头绪到和实验数据一致。这中间需要努力探索与尝试，循序渐进，从能够做出看起来合理的结果，逐步成长到做出精确的结果。 2 理论知识学习 虽然现在软件的操作已经弱化了应用者对于理论知识的要求，但是了解理论很多时候还是必要的。 如果之前缺乏背景知识，至少对于重要的概念、方程、物理模型等有必要掌握物理含义，了解应用范围。例如做设备散热仿真，至少三种传热方式（传导、对流、辐射）能够讲出各自的重要特点，对材料热传导系数、固体表面换热系数等常用概念要清楚其物理含义。 当然，完全的抱着理论书去深入钻研，至少入门阶段是不必要的。很多时候软件已经把理论知识和最佳实践总结固化为默认设置。完全按照默认设置，多数常规问题至少可以做出结果。带着了解到的理论知识做仿真，可以加深理论知识的掌握，并发现自己理论知识待深入的方面。没必要因为某些人在网上装大神，说做仿真得这也要懂那也要会，然后一对比发现自己很多不会从而很焦虑。人脑有极限，不可能记得住更不可能搞得懂那么多。理论学习更重要的是把物理机理、概念等基础的东西搞明白，理解仿真的物理过程。 3 软件操作学习 软件操作学习，核心在于贵精不贵多。初期入门要专注于几个核心功能，首先保证能够自己独立操作解决问题，忌讳贪多求大，大量精力放在次要功能上。并且要在学习过程中能够使过程变得流程化，从而提高效率。 软件版本选择要跟上时代，用最新或者较新的版本，不要迷信所谓“版本经典”、“老版本稳定成熟”等说辞。版本更新所带来的新功能、界面优化、问题修复等，也是对用户在使用老版本过程中提出的各类问题的响应。 4 学习资料选择 现在的环境中，学习资料非常多。核心点在于不要碎片化学习，更不应该做资料收藏家。仿真的学习需要理论结合实际，系统化的由浅入深。4.1 软件资料软件相关的资料不仅有软件帮助文档、ANSYS学习中心（Learning Hub）教材等第一手资料，各类第三方资料同样一大把。 通常而言，软件类资料主要分为以下几类： 介绍性资料。这类资料主要用于对软件的宣传介绍，可用于了解软件的功能、行业内的应用等。纯操作教程。这类资料主要是讲解某个简单案例的相关操作步骤。这类资料可以择优而存，跟着做几次，用于了解软件操作。系统化培训资料。这类资料会系统化讲述某类问题的仿真过程、操作步骤、注意事项等。这类资料强烈建议进行深入钻研。 4.2 理论资料理论资料，最主要是能够通俗易懂解释必备的知识点。 书本教材主要用于入门之后，对设置背后的数学思想、求解方式等进行深入学习探究。书本教材的学习，最主要的应该是学习物理过程和数学思想。个人对于教材的优先级排序：基础理论知识>行业必备高级理论知识>数值算法知识 很多理论教材的高级内容还是利用数学技巧求某些特定问题的解析解，根本不适合于现代数值计算的思路，更不建议进行学习。 例如，学习利用Fluent做汽车空气动力学仿真，理论知识学习可分为以下阶段： 对流场、空气粘度、网格等基础概念有所了解，至少照着教程做的时候知道相关设置的作用知道几种常用的湍流数值计算方法各自的优缺点与适用场景了解算法知识，并了解数值算法层面的重要因素的影响（离散格式、松弛因子、网格密度等） 4.3 行业资料行业知识，可分为主要应用场景和行业标准两类。 应用场景的主要关注点，决定了仿真的需求。对于行业中仿真涉及较多的重要场景一定要深入了解其物理过程，理解仿真设置背后的原因。同时也要通过分析对比，比较不同仿真设置下的结果误差。 通常，应用场景层面的了解，可利用5W分析法进行分析：WHAT：发生了什么问题？WHO：这个问题涉及到哪些人？WHEN：这个问题发生在什么时候？WHERE：这个问题发生在什么地方？WHY：为什么要处理这个问题？ 不少行业针对特定应用场景，有行业标准对设计性能指标、实验方法等进行详细规定，更需要深入学习，做到仿真的设置有理有据。 例如机械零件疲劳寿命，需要仿真的原因在于零件失效中有很高比例是长时间运行的材料疲劳导致，需要通过仿真提前了解疲劳极限和危险区域。nCode作为专业的疲劳仿真工具，内置多种疲劳仿真算法，可适用于不同类型的疲劳问题。针对具体的工程问题，需要根据实际情况选择最合适的算法。对于重要零件的疲劳寿命，通常也有行业标准化实验方法，需要学习掌握后，结合已有资料对实际产品的疲劳寿命进行仿真和误差分析。4.4 学术资料在学习过程中，高水平的论文是一种非常推荐的资料，特别是和自身问题相关，且年代较近的论文更应该仔细阅读，详细了解背景、步骤、结果及其评判等。 论文包括期刊杂志论文（小论文）和硕博毕业论文（大论文）。通常优先推荐大论文，因为包含的细节、注意事项等更多更细，了解软件操作后，基本上照着大论文中的步骤能够做出来类似的结果。高水平期刊的新论文可以经常性订阅和关注，以了解行业动态和先进做法。对于总结类（review）论文，在入门阶段可以多看看，了解相关问题的来龙去脉。 5 总结仿真入门和提高没有捷径，多学习多实践是唯一的硬道理。 行业的专业英语词汇一定要认真背诵掌握，非常有助于看各种资料。毕竟，英语还是如今的世界通用语言，也是各类专业技术领域第一语言。

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用于电源的Pi型滤波器

2022-02-11

Pi型滤波器是一种无源滤波器，其因三个组成元器件以希腊字母Pi（π）的形状排布而得名。Pi型滤波器可以设计为低通或高通滤波器，具体取决于所使用的元器件。用于电源滤波的低通滤波器由在输入和输出之间串联的电感和跨接的两个电容组成，一个电容跨接输入端，另一个跨接输出端。Pi型滤波器在电源中的主要应用是通过充当低通滤波器来平滑处理整流器的输出。高通滤波器等效电路由在输入和输出之间串联的一个电容和跨接的两个电感组成，一个电感跨接输入端，另一个跨接输出端。本文将只研究低通滤波器。基本原理构成Pi型滤波器的三个元器件分别起到阻止交流电流和通过直流电流的作用。输入端电容负责执行过滤交流分量的首要阶段。接着，电感执行下一个滤波阶段，有效地消除所有纹波。最后，输出端电容过滤掉通过电感的所有交流分量。特点Pi型滤波器将以最小的电流损耗产生高输出电压，同时只在输出端产生非常小的压降。与不同滤波器类型相比，它的另一个主要优势是能够有效减少纹波。但是，当在输出端施加负载时，任何通过滤波器的电流都会导致电压下降，因此Pi型滤波器无法提供电压调节功能。另外，电流还将流经电感，这意味着在高输出电压应用中，需要使用具有高额定功率的电感。这一限制还必须与高输入电容要求和高额定电压相权衡。此外，此类元器件具有体积庞大、造价高昂的特征，而这会对电路板设计产生影响。电压调节Pi型滤波器需要稳定的输出电压才能有效工作。不断变化的输出负载或高输出电流漂移将导致电压调节效果不佳。其交流式电源应用通常紧接在桥式整流器电路之后和开关型控制电路之前。它们的作用是最大限度减少电源电路转换器级输入端整流电源线上的纹波。电源隔离用变压器代替低通Pi型滤波器中的电感，也能够达到相同的纹波过滤效果，且这样做有一个好处是，它能够在整流器输出和开关型电源转换器之间实现隔离。此举的另外一个好处是，变压器还将提供双向共模噪声过滤。在一个方向上，它减少了出现在整流器输出端的交流输入端的噪声。在另一个方向，它可以防止开关模式电源转换器电路产生的高频噪声通过电源传导回电源线上。在此配置中，Pi型滤波器也被称为电源线滤波器。阻抗匹配相比简单的L-C型滤波器，Pi型滤波器的一个优势是它为电路设计人员提供了更大的阻抗匹配灵活性。简单的L-C型滤波器只有单一元件值，滤波器只针对给定频率产生所需的阻抗 。相比之下，Pi型滤波器拥有多个元件值的组合，这些组合会产生给定频率所需的阻抗。不同选项的Q因子各不相同，这使设计人员能够在权衡效率后，选择最适合设计电路的谐振行为。设计约束对于标准的Pi型滤波器，考虑到元器件的典型尺寸和重量，需要在电路板上为其分配相当大的一块位置。此类滤波器还要求仔细组装，以防止任何外部振动转化为元器件的物理位移，进而在连接到PCB时，造成引线和焊点开裂。Pi型滤波器通常用于高功率应用。因此，滤波器元器件之间的走线需要尽可能短，并使连接和走线中的电流密度保持在尽可能低的水平上。在涉及高电流的情况下，需要对电感/变压器进行热管理，以防止产生过热影响。在需要隔离的情况下，电源线滤波器可作为独立的现成单元并入设计中，或者作为电源连接电路中的外部元件处理。这一选项虽然单位成本更高，但它能够简化电路板设计并可能降低总体制造成本。概括Pi型滤波器有助于减少电源电路中的电源纹波，但前提是物理尺寸和重量约束以及热管理问题不会妨碍它们的使用。由于电压调节限制，Pi型滤波器不适合用作输出滤波器，但它们非常适合作为电源电路中的中间级滤波器。使用基于变压器的Pi型滤波器还有一个额外的好处，那就是它能够为安全相关应用的设计提供电源隔离。关于凯发k8一触即发电子凯发k8一触即发电子技术有限公司是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Parasoft、Testplant、IncrediBuild、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、Lauterbach等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。凯发k8一触即发电子凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。

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Altium Designer 22 现已发布，新功能亮点一睹为快

2022-02-11

原理图改进原理图图纸入口和 PDF 输出的交叉选择为项目添加交叉引用后，您可以轻松地跟踪项目原理图之间的网络连接流。在新发布版本中，扩展了“图纸入口”对象交叉引用的自动创建和更新支持。在项目选项中启用“自动交叉引用”和“图纸入口”选项，以交叉引用值来标记图纸入口。启动图纸入口的交叉引用。同时也扩展了对原理图PDF输出的交叉引用支持。如果一个对象与多个连接的对象相关（例如，一个端口连接到父原理图上的一个图纸入口和其他图纸上的端口），则单击PDF输出中的对象将显示连接对象所在的图纸列表。选择一个列表项即可打开相应的页面。在原理图PDF输出中，可以使用弹出菜单轻松导航多个连接对象。PCB 设计改进新的“光滑与重布”面板和优选设置页面为了帮助您更好地控制线路优化处理的过程，引入了一个新的“光滑与重布”面板，用于配置“布线 » 选定对象光滑处理”和“布线 » 选定对象退回重布”命令选项。新的面板可用于设置与您当前在设计中光滑或重布的选定布线最适合的光滑处理和重布的参数。对于布线过程的优化和更新提供了更多选择。IPC-4761 支持增强该最新发布版本中扩展了对“IPC-4761过孔类型”的支持。当在 PCB 设计中放置的过孔， 其属性中被设置为 IPC-4761 的过孔类型时，新的机械层和元件层对将会自动添加到设计中，并在这些层上具有相应的显示形状。IPC-4761过孔类型的机械层会自动添加到设计中。“顶部盖孔层”以示例方式显示在设计空间中。焊盘进出功能增强由于物理尺寸较小，进出表贴器件的布线通常密集而复杂。为了改进焊盘的进出行为，做出了许多改进；一旦出焊盘，则布线将远离焊盘；如果焊盘出口被阻挡，则会忽略SMD规则，如果存在遵守SMD到角规则的可用焊盘出口，则使用该出口；不再违反 SMD 规则创建斜接。支持沉孔层压板中的沉孔为螺钉头预留了空间。埋头孔和扩孔是两种类型的沉孔，允许使用不同类型的螺钉。新的发布版本引入了选择扩孔或埋头孔的功能。扩孔和埋头孔螺钉的主要区别在于孔的大小和形状。同样，在Draftsman中也对沉孔视图做出相应的支持。埋头孔和扩孔图示使用“属性”面板“焊盘”模式中的新选项可选择所需的沉孔类型在“属性”面板钻孔表模式和PCB面板孔尺寸编辑器模式的“属性”面板模式中，沉孔显示为层对数据管理改进为项目添加了虚拟BOM如果项目中有至少一个元件，可在“项目”面板中将“虚拟”BOM添加到项目中。您可以打开、保存或删除BOM。BOM生成的基本流程不会受到虚拟BOM的影响。单击面板上的+Add ActiveBOM可在预览模式下打开虚拟BOM。保存新的*.BomDoc后，它将成为标准项目文档。如果无需虚拟BOM，则在“项目”面板中右键单击选择“从项目中移除”。显示“独立”评论当项目文档被移除或其UniqueID已更改时，文档的注释评论可以变成“独立”。这些注释仍然可以从面板的“独立评论”可折叠区域访问。单击面板上的独立评论平铺窗口即可在当前打开文档的设计空间中显示注释和评论。选择注释后单击鼠标即可恢复注释评论。关于凯发k8一触即发电子凯发k8一触即发电子技术有限公司是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Parasoft、Testplant、IncrediBuild、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、Lauterbach等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。凯发k8一触即发电子凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。

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Ansys凭借新一代驱动设计产品荣获2021年台积电OIP年度合作伙伴奖

2022-02-11

Ansys荣获 “联合研发4nm设计基础架构” 和 “联合研发3DFabric™设计解决方案” 两大奖项主要亮点Ansys多物理场签核技术对于经典摩尔定律普及以及台积电突破性的2.5D/3D多芯片技术至关重要凭借向台积电N4工艺技术提供晶圆代工厂认证的先进电源完整性与可靠性签核认证工具，Ansys荣获“联合研发4nm设计基础架构”奖项凭借向台积电的3D芯片堆叠与高级封装技术综合系列——3DFabric™，提供经过晶圆代工厂认证的热、电源完整性和可靠性解决方案，Ansys荣获“联合研发3DFabric™设计解决方案”奖项近日，Ansys 荣获两项台积电2021年OIP年度最佳合作伙伴奖，分别是“联合研发4nm设计基础架构”和“联合研发3DFabric™设计解决方案”奖项。年度最佳合作伙伴奖旨在表彰台积电开放创新平台®（OIP）生态系统合作伙伴在过去一年中对新一代设计支持所做出的杰出贡献。Ansys和其他OIP生态系统合作伙伴的共同努力有效推动了半导体行业的创新。台积电在其2021 OIP生态系统论坛上宣布了获奖者，这场盛会不仅将半导体设计生态系统合作伙伴和台积电客户齐聚一堂，而且还为探讨面向高性能计算、移动、汽车和物联网应用等最新技术和设计解决方案提供了一个绝佳平台。Ansys可提供丰富的多物理场分析工具，有助于解决先进半导体制造行业所面临的日渐显著的问题。随着晶体管数量和复杂性的增加，以及超低电源电压导致安全裕量不断减少，压降和电迁移等传统的验收分析工作在3nm和N4技术中变得越来越挑战。Ansys与台积电就这些问题开展深入合作，Ansys RedHawk-SC™和Ansys Totem™不仅获得台积电最先进的3nm和N4工艺技术认证，同时也为Ansys斩获了 “联合研发4nm设计基础架构” 奖项。台积电3DFabric技术可为业界提供具有更高集成密度的解决方案。为了实现3DFabric技术的优势，不仅需要更大容量的分析平台，而且还需要在设计流程中集成新的物理特性。凭借面向完整芯片-封装热分析的Ansys RedHawk-SC Electrothermal™研发工作，Ansys荣获了“联合研发3DFabric™设计解决方案”奖项。采用ANSYS® REDHAWK-SC ELECTROTHERMAL™ 对一个2.5D封装进行热分析，显示了安装在基板层上的两个芯片的温度分布和机械翘曲情况 台积电设计基础架构管理事业部副总裁Suk Lee表示：“恭喜Ansys成为2021年台积电OIP年度最佳合作伙伴奖得主。我们双方持续合作和努力不仅让Ansys走在技术发展趋势的最前沿，而且让我们的客户能够充分利用台积电先进技术在功耗、性能和尺寸方面的大幅改进，从而加速其差异化产品的创新。”Ansys副总裁兼电子与半导体事业部总经理John Lee指出：“在整个半导体行业，台积电是众多技术开发者中的佼佼者，与台积电的密切合作一直是我们签核技术产品获得成功的关键因素。得益于此次的密切合作，我们双方客户都能够在行业最具挑战性的先进单芯片和多芯片设计项目中信心十足地使用Ansys工具。”OIP年度合作伙伴奖旨在表彰在设计、研发和技术实现方面不遗余力达到最高标准的合作伙伴公司，Ansys将继续与台积电合作支持新一代设计。近期，Norman Chang等人在今年的台积电OIP生态系统论坛上联合发表了一篇关于3DFabric设计热分析的论文：《高级3DIC系统的综合分层热解决方案》。关于凯发k8一触即发电子凯发k8一触即发电子技术有限公司是国内资深的研发工具软件提供商，公司成立于 2002 年，面向中国广大的制造业客户提供研发、设计、管理过程中使用的各种软件开发工具，致力于帮助客户提高研发管理效率、缩短产品设计周期，提升产品可靠性。20 年来，先后与 Altium、ARM、Ansys、QT、Adobe、Visu-IT、Minitab、Parasoft、Testplant、IncrediBuild、EPLAN、HighTec、GreenHills、PLS、Ashling、MSC Software 、Autodesk、Source Insight、TeamEDA、Lauterbach等多家全球知名公司建立战略合作伙伴关系，并作为他们在中国区的主要分销合作伙伴服务了数千家中国本土客户，为客户提供从芯片级开发工具、EDA 设计工具、软件编译以及测试工具、结构设计工具、仿真工具、电气设计工具、以及嵌入式 GUI 工具等等。凯发k8一触即发电子凭借多年的经验积累，真正的帮助客户实现了让研发更简单、更可靠、更高效的目标。

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圆满落幕 | 凯发k8一触即发电子受邀参加Qt全球峰会2021中国站

2021-11-19

就在昨天，11月18日，凯发k8一触即发电子作为Qt的合作伙伴受邀参加Qt全球峰会2021中国站（上海），与来自全国各地各行各业的百名工程师、研发人员、产品经理等面对面交流，共同探讨最新的长周期版本Qt 6.2，互相分享彼此的技术见解和使用心得。本次峰会议程主要分为两大部分，一是介绍Qt 6.2最新长周期版本，二是展示Qt在各行业中的实际案例应用，例如“基于Qt的汽车3D HMI开发”、“Qt各开发场景构建编译优化”等等。通过Qt中国总经理的致辞和各界人士分享的行业案例，相信参展的工程师和产品/研发负责人们也对Qt升级后的强大功能有了更深的认识。Qt 6是打造面向未来生产力平台的基石，设计师和开发者既可使用原有的工具，也可利用精简、强大的QML语言以及灵活的图形架构，打造定制或原生风格的2D和3D应用，实现产品的卓越体验。其无限的可扩展性，既可在超低成本硬件上部署类似智能手机的用户界面，也可在超级计算机上部署高级图形。Qt中国总经理许晟表示：“Qt 6.2得益于我们为Qt 6所做的所有架构升级，并包含了Qt 5.15中几乎所有深受喜爱的附加模块。今年公司收购测试自动化工具Froglogic后，扩大了Qt作为同类最佳软件开发工具的范围，为客户提供了从设计、开发、部署到质量测试的全生命周期软件开发平台。Qt拥有26年的开发经验，进入中国市场以来，一直加强本地化技术和服务的支持，尤其是我们源代码交付的商业版本与中国自主知识产权政策高度匹配，为本地客户提供了自主创新能力，受到越来越多的中国客户喜爱。”这一场时隔五年的峰会真是干货满满，收获满满！下面放送一组实拍返图，让我们一起感受下现场畅谈的欢乐氛围。Qt中国总经理 许晟 致辞

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