【導讀】電子設計領(lǐng)域的一大趨勢是開(kāi)源硬件及其配套的開(kāi)源原理圖和PCB布局圖的使用。使用開(kāi)源硬件及其配套資源意味著(zhù)工程師可以方便地使用現有設計方案，從而提高效率并縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。隨著(zhù)工程師更加深入地了解傳統PCB與開(kāi)源PCB設計之間的區別，該趨勢將極有可能獲得進(jìn)一步增長(cháng)。
開(kāi)源PCB設計較傳統PCB設計具有幾大優(yōu)勢，其中包括電源和數字部分以及高速數據部分的重復可用性，這使得工程師更加青睞于開(kāi)源PCB設計。在以往的設計過(guò)程中，工程師就一直面臨著(zhù)電源布局的問(wèn)題，而在開(kāi)源設計中，電路板變得更加高速且配置了RF架構，這就導致電源布局變得更加復雜，工程師必須更加密切關(guān)注電路板的線(xiàn)寬、線(xiàn)距以及通孔。在開(kāi)源PCB設計環(huán)境中，只要是證明有效的布局就可復制使用，無(wú)需從頭開(kāi)始重新設計。
開(kāi)源硬件及其配套的開(kāi)源原理圖和PCB布局圖的使用
增長(cháng)趨勢
在進(jìn)行更高速的電路板布局（或相似性能的布局）設計時(shí)，許多工程師一般都習慣參考應用筆記或向制造商尋求幫助，甚至使用電路板PDF版本在紙上按比例測量布線(xiàn)。因此，面對涉及多樣復雜布局的應用設計時(shí)，工程師更青睞于開(kāi)源PCB。開(kāi)源設計易于使用，工程師無(wú)需成為“布局專(zhuān)家”即可完成PCB設計流程的所有模塊設計，尤其是在遇到特別的難題時(shí)，工程師將明顯感覺(jué)毫無(wú)布局壓力。例如：就傳統PCB設計中較難的電源模塊來(lái)說(shuō)，若使用現有的開(kāi)源設計方案，其布局將變得更加簡(jiǎn)單。電源、高速接口及線(xiàn)路，甚至阻抗匹配線(xiàn)路布局等復雜的PCB設計布局均可通過(guò)開(kāi)放源碼簡(jiǎn)單快速地進(jìn)行重復使用或者復制。
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挑戰與優(yōu)勢
開(kāi)源設計的整合面臨幾個(gè)挑戰，例如更多噪音問(wèn)題。當電路板使用大電流開(kāi)關(guān)時(shí)，噪音便會(huì )散射到其他線(xiàn)路中。但開(kāi)源設計面臨的最大且最首要的挑戰可能是學(xué)習曲線(xiàn)的變化。舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子，雖然工程師可以將開(kāi)源布局輕松地進(jìn)行復制、粘貼，但他們同時(shí)可能失去學(xué)習完整設計基礎知識的機會(huì )，包括設定間距、必要線(xiàn)寬、阻抗匹配等。
這無(wú)疑使工程師陷入了兩難之境：不使用開(kāi)源設計將在設計流程中遇到某些元件設計難題，使用開(kāi)源設計則有可能無(wú)法學(xué)習到深層次的設計知識。若工程師無(wú)法了解設計的基本原理知識，他們將難以應對未來(lái)的獨特設計挑戰。
另一方面，使用開(kāi)源設計可為工程師提供一個(gè)觀(guān)看PCB設計流程的全新角度。也就是說(shuō)，若方法得當，使用開(kāi)源設計造成的學(xué)習障礙便可轉化為一個(gè)真正學(xué)習的機會(huì )。
使用開(kāi)源設計可為工程師學(xué)習設計提供一個(gè)起點(diǎn)。若工程師將開(kāi)源布局視為參考點(diǎn)，那么他們就可以深入學(xué)習PCB設計知識。從這個(gè)參考點(diǎn)出發(fā)，工程師可以逆向思考以便更好地理解為什么某些布局會(huì )采取某種特定布局方式，這便為工程師創(chuàng )造了一種傳統PCB設計模式無(wú)法提供的從現有設計學(xué)習的新方法。
回到之前提及的電源設計，若工程師在設計過(guò)程中使用了開(kāi)源布局，那么就可根據電源設計所采用的特定元件、線(xiàn)距以及銅線(xiàn)數量從結果逆向分析設計過(guò)程，這為工程師提供了一個(gè)從實(shí)踐學(xué)習設計基礎知識的絕好機會(huì )，包括熱管理、阻抗匹配、電源布局等。
一些小提示
工程師必須謹慎決定是否選擇使用開(kāi)源設計，因為并不是所有的開(kāi)源設計都確實(shí)是“經(jīng)過(guò)驗證的”。例如，有的工程師在創(chuàng )建開(kāi)源布局時(shí)可能沒(méi)有充分考慮它是否適用于其他工程師的設計布局。就拿開(kāi)源設計中的熱管理來(lái)說(shuō)，若工程師沒(méi)有完全理解設計方案之間的區別，那么其設計就可能失敗。簡(jiǎn)單地說(shuō)，有時(shí)候我們并不知道所使用的開(kāi)源布局來(lái)源何處，因此很難預測其可靠性。
再拿基于開(kāi)源布局的電源模塊設計來(lái)說(shuō)，起初工程師可能認為電路板運行良好就把它集成到設計當中。但當進(jìn)入測試階段時(shí)，可能才發(fā)現初始設計并沒(méi)有進(jìn)行全面測試以滿(mǎn)足特定規范或要求，例如來(lái)自輻射或傳導造成的電磁干擾（EMI）。
幸運的是，首次使用開(kāi)源布局進(jìn)行設計的工程師可以參考以下幾項預防措施。來(lái)源于半導體供應商的PCB布局相對于來(lái)自在線(xiàn)公告、網(wǎng)站或論壇的布局可能更加穩健、可靠。正如e絡(luò )盟開(kāi)源討論群中的工程師喜歡聚集在e絡(luò )盟平臺討論，其他同行業(yè)PCB設計工程師則將論壇視為討論特定開(kāi)源布局成功與失敗應用案例的渠道之一。隨著(zhù)PCB設計方式逐漸向開(kāi)源模式轉變，我們必須清楚地了解開(kāi)源PCB設計所帶來(lái)的挑戰、優(yōu)勢以及獨特學(xué)習機會(huì )，這不僅有益于工程師及制造商，也將有力地推動(dòng)整個(gè)PCB行業(yè)的發(fā)展。
