在智能制造浪潮席卷全球的今天，工業(yè)設(shè)備設(shè)計正經(jīng)歷著前所未有的變革與挑戰(zhàn)。從架構(gòu)復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)，到對高壓隔離性能有著嚴(yán)苛要求的大型機械，再到對信號完整性有著超高標(biāo)準(zhǔn)的精密測試儀器，設(shè)計團(tuán)隊不僅要確保設(shè)備在復(fù)雜惡劣環(huán)境中的可靠性、安全性和卓越性能，還必須在激烈的市場競爭中，以更短的研發(fā)周期、更低的成本，快速響應(yīng)市場變化，搶占發(fā)展先機。

Altium Designer 憑借其卓越的多板設(shè)計、精準(zhǔn)的爬電距離設(shè)計以及深度集成的 SI/PI 分析功能，為工業(yè)設(shè)備開發(fā)打造了一站式高效解決方案，全面提升了設(shè)計質(zhì)量和效率，已然成為工業(yè)電子設(shè)計領(lǐng)域的核心驅(qū)動力。

多板設(shè)計功能：

復(fù)雜系統(tǒng)的高效協(xié)同

功能應(yīng)用

多板設(shè)計功能賦予工程師在單一統(tǒng)一項目中高效規(guī)劃、連接和管理整個電子系統(tǒng)的能力。通過將多塊 PCB 集成到一個項目內(nèi)，實現(xiàn)跨板的電氣連接、信號傳輸和系統(tǒng)級設(shè)計優(yōu)化，確保各板間的無縫協(xié)同工作。在工業(yè)設(shè)備設(shè)計中，這一功能至關(guān)重要，因為眾多設(shè)備由多個功能模塊構(gòu)成，例如工業(yè)機器人控制系統(tǒng)就包含主板、驅(qū)動板、傳感器板以及接口板等多個 PCB 板。這些板之間需要緊密的電氣連接和信號交互，才能實現(xiàn)設(shè)備的整體功能。傳統(tǒng)設(shè)計流程中，工程師不得不在不同的設(shè)計工具中分別設(shè)計每個 PCB 板，再手動協(xié)調(diào)各板之間的連接關(guān)系，這種方法不僅繁瑣，而且容易出錯，尤其在復(fù)雜的工業(yè)設(shè)備設(shè)計中，可能導(dǎo)致大量的迭代和修改。Altium Designer 的多板設(shè)計功能突破了這一局限，為工程師打造了一個一體化的設(shè)計平臺，顯著提高了設(shè)計效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

功能細(xì)節(jié)

統(tǒng)一項目管理：將多塊 PCB、原理圖及相關(guān)文檔整合到一個項目中，便于集中管理和協(xié)調(diào)。支持對項目進(jìn)行版本控制和團(tuán)隊協(xié)作，確保項目的完整性和一致性。

跨板電氣連接：支持跨板的 NetLabel 自動映射，實現(xiàn)不同板間的電氣連接，并能自動檢查連接正確性。提供可視化的連接關(guān)系圖，幫助工程師快速理解和管理復(fù)雜的電氣連接。

系統(tǒng)級 BOM：自動生成包含所有子板的完整 BOM 表，同時導(dǎo)入制造文檔，簡化生產(chǎn)準(zhǔn)備流程。支持與企業(yè)資源規(guī)劃（ERP）系統(tǒng)的集成，實現(xiàn)物料信息的無縫對接。

應(yīng)用案例

某知名自動化設(shè)備制造商在開發(fā)一款高度復(fù)雜的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)時，該系統(tǒng)由主板、驅(qū)動板、傳感器板及接口板等多塊 PCB 組成，各板需緊密協(xié)作以實現(xiàn)精確運動控制。傳統(tǒng)設(shè)計方法因工具分散、流程繁瑣，導(dǎo)致多次設(shè)計迭代和生產(chǎn)延誤，嚴(yán)重拖慢了項目進(jìn)度，增加了成本。引入 Altium Designer 的多板設(shè)計功能后，工程師在一個統(tǒng)一項目中完成了所有 PCB 板的設(shè)計，并實現(xiàn)了跨板的電氣連接和系統(tǒng)級設(shè)計優(yōu)化。

在設(shè)計過程中，工程師借助跨板電氣連接功能，快速完成了不同板間的信號連接，并通過自動檢查功能及時發(fā)現(xiàn)并修復(fù)了多處潛在的連接錯誤。利用系統(tǒng)級的 BOM 管理功能，自動生成了完整準(zhǔn)確的物料清單，確保了生產(chǎn)采購的順利進(jìn)行。同時，運用 3D 協(xié)同設(shè)計功能，在虛擬環(huán)境中對整個機器人控制系統(tǒng)的裝配進(jìn)行了模擬和優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)了多塊 PCB 板與機械結(jié)構(gòu)之間的裝配干涉問題，并進(jìn)行了精準(zhǔn)調(diào)整。

最終，項目周期大幅縮短，提前一個半月成功上市，顯著提升了企業(yè)的市場競爭力。產(chǎn)品在實際應(yīng)用中表現(xiàn)出色，各 PCB 板之間的信號傳輸穩(wěn)定可靠，設(shè)備的運行精度和穩(wěn)定性得到了全方位提升，贏得了客戶的高度贊譽，為企業(yè)的持續(xù)發(fā)展注入了強大動力。

爬電距離設(shè)計功能：

安全可靠的電氣隔離

功能應(yīng)用

爬電距離設(shè)計功能嚴(yán)格依據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)，能夠自動計算和檢查電路板上元件間的最小安全距離，確保高壓區(qū)域與低壓控制電路之間具備可靠的隔離，從而全方位保障設(shè)備和人員安全。在工業(yè)設(shè)備領(lǐng)域，電氣安全始終是設(shè)計的核心考量因素，眾多設(shè)備需要在高電壓、高電流的苛刻條件下長期穩(wěn)定運行，同時必須確保低壓控制電路的精確性和安全性。以工業(yè)變頻器、伺服驅(qū)動器等設(shè)備為例，其內(nèi)部高壓電路與低壓控制電路之間的隔離是否達(dá)標(biāo)，直接關(guān)系到設(shè)備的可靠運行以及操作人員的生命安全。傳統(tǒng)爬電距離檢查方法依賴人工測量和計算，效率低下且易出錯，尤其在復(fù)雜電路板設(shè)計中，可能留下嚴(yán)重安全隱患。Altium Designer 的爬電距離設(shè)計功能應(yīng)運而生，為工程師提供了高效、精準(zhǔn)的解決方案，助力快速定位并解決問題，確保設(shè)計嚴(yán)絲合縫地符合相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)。

功能細(xì)節(jié)

標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則庫：內(nèi)置多種電氣安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，可直接選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計檢查。同時支持自定義標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則，靈活滿足特定行業(yè)或企業(yè)的個性化需求。

自動計算與檢查：智能自動測量元件間沿絕緣材料表面的最短距離，并與選定標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行精準(zhǔn)對比，快速鎖定不符合要求的位置。即使面對復(fù)雜形狀的元件和布線，也能實現(xiàn)精確計算，不放過任何一個潛在風(fēng)險點。

可視化報告：以直觀的圖形和表格形式生動展示爬電距離檢查結(jié)果，清晰呈現(xiàn)不符合要求的位置、實際距離與標(biāo)準(zhǔn)要求的差距等關(guān)鍵信息。支持生成詳盡的報告文檔，為設(shè)計評審和認(rèn)證提交提供有力支撐。

應(yīng)用案例

某資深工業(yè)變頻器制造商在打造一款 400 V 交流變頻器時，遭遇了高壓電路與低壓控制電路隔離難題。該變頻器旨在 400 V 的高電壓環(huán)境下穩(wěn)定運行，同時確保低壓控制電路的信號完整性和安全性。傳統(tǒng)設(shè)計方法因效率低下、準(zhǔn)確性不足，導(dǎo)致多次設(shè)計修改和生產(chǎn)延誤，嚴(yán)重威脅產(chǎn)品的上市時間和成本控制。

借助 Altium Designer 的爬電距離設(shè)計功能，工程師在設(shè)計初期便對整個電路板進(jìn)行了全面且深入的爬電距離檢查。系統(tǒng)自動計算并嚴(yán)謹(jǐn)檢查了高壓元件與低壓元件之間的最小安全距離，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)了多處不符合 IEC 60664-1 標(biāo)準(zhǔn)要求的隱患點位。例如，系統(tǒng)明確提示整流橋到 MCU 區(qū)域僅 3.2 mm，遠(yuǎn)低于 400 V/5 mm 的標(biāo)準(zhǔn)要求。

針對這些問題，工程師依據(jù)軟件提供的專業(yè)優(yōu)化建議，對元件布局進(jìn)行了精心調(diào)整，巧妙增加了隔離槽，并對布線路徑進(jìn)行了科學(xué)優(yōu)化，確保所有元件間的爬電距離嚴(yán)格符合標(biāo)準(zhǔn)要求。在優(yōu)化過程中，工程師還充分利用 3D 集成功能，對整個變頻器的機械結(jié)構(gòu)和電氣布局進(jìn)行了全方位評估，確保電氣設(shè)計與機械結(jié)構(gòu)的完美一致性。

最終，產(chǎn)品一舉通過 UL 安規(guī)認(rèn)證，徹底消除了產(chǎn)品召回風(fēng)險。在實際應(yīng)用中，變頻器在高電壓環(huán)境下表現(xiàn)出卓越的穩(wěn)定性和可靠性，從未出現(xiàn)任何電氣安全事故，有力保障了工業(yè)生產(chǎn)的連續(xù)性，贏得了客戶的深度信任和廣泛市場認(rèn)可。

SI/PI 分析功能：

卓越的信號與電源完整性

功能應(yīng)用

集成的 SI/PI 分析功能賦予工程師在設(shè)計早期優(yōu)化高速通信和電源分配網(wǎng)絡(luò)的強大能力，有效抑制噪聲干擾，確保信號純凈度和系統(tǒng)穩(wěn)定運行，全面滿足工業(yè)環(huán)境對可靠性和性能的嚴(yán)苛要求。在現(xiàn)代工業(yè)設(shè)備中，高速信號傳輸和穩(wěn)定的電源分配已成為實現(xiàn)設(shè)備高性能和高可靠性的關(guān)鍵支柱。例如，半導(dǎo)體測試設(shè)備、高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等，需要借助高速接口（如 PCIe、USB 3.0、EtherCAT 等）傳輸海量數(shù)據(jù)，同時確保信號的完整性和可靠性。Altium Designer 的 SI/PI 分析功能將信號與電源完整性分析無縫集成到設(shè)計環(huán)境中，使工程師能夠在設(shè)計早期實時洞察潛在問題并進(jìn)行精準(zhǔn)優(yōu)化，及時化解隱患。借助這些功能，工程師可在設(shè)計階段就對高速信號線的布線進(jìn)行精細(xì)優(yōu)化，科學(xué)調(diào)整電源分配網(wǎng)絡(luò)的布局，顯著減少信號反射、串?dāng)_和電源噪聲，全方位提升系統(tǒng)的整體性能。

功能細(xì)節(jié)

信號完整性分析：提供實時的時序分析、眼圖模擬、串?dāng)_分析等多功能工具套件，精準(zhǔn)識別和解決信號完整性問題。全面支持多種高速信號標(biāo)準(zhǔn)，如 PCIe、USB、EtherCAT 等，滿足不同工業(yè)場景需求。

電源完整性分析：支持電源網(wǎng)絡(luò)的直流分析、交流分析以及去耦電容優(yōu)化，全方位確保電源分配系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。借助直觀的可視化壓降分布圖和噪聲頻譜圖，讓潛在問題無處遁形。

綜合優(yōu)化建議：根據(jù)細(xì)致入微的分析結(jié)果提供專業(yè)優(yōu)化建議，指導(dǎo)工程師精準(zhǔn)調(diào)整布線、合理增加去耦電容等操作，穩(wěn)步提升設(shè)計質(zhì)量。支持自動生成優(yōu)化報告，為設(shè)計評審和跟蹤提供有力依據(jù)。

應(yīng)用案例

某尖端半導(dǎo)體測試設(shè)備制造商在研發(fā)一款高速測試系統(tǒng)時，該系統(tǒng)需借助高速接口（如 PCIe、USB 3.0）傳輸海量數(shù)據(jù)，同時嚴(yán)保信號的完整性和可靠性。工程師在早期設(shè)計階段便引入了 Altium Designer 的 SI/PI 分析功能，對高速信號線進(jìn)行了精細(xì)化優(yōu)化布線，并對電源分配網(wǎng)絡(luò)的布局進(jìn)行了科學(xué)調(diào)整。

在信號完整性分析環(huán)節(jié)，工程師利用眼圖模擬功能，精準(zhǔn)發(fā)現(xiàn)某些高速信號線的信號質(zhì)量欠佳，存在明顯的反射和串?dāng)_問題。深入分析結(jié)果顯示，這些問題主要源于布線長度不匹配、過孔過多以及終端電阻不匹配等因素。根據(jù)軟件提供的優(yōu)化建議，工程師對布線進(jìn)行了重新規(guī)劃，合理增加了終端電阻，并對過孔的位置和數(shù)量進(jìn)行了精準(zhǔn)優(yōu)化。優(yōu)化后，信號的串?dāng)_大幅降低了 40%，眼圖的裕度顯著提升，有力保障了高速信號的可靠傳輸。

在電源完整性分析環(huán)節(jié)，工程師借助直流壓降分析，精準(zhǔn)定位電源網(wǎng)絡(luò)中壓降過大的區(qū)域，這些區(qū)域可能影響芯片的穩(wěn)定工作。通過交流分析，全面評估電源網(wǎng)絡(luò)對噪聲的抑制能力，發(fā)現(xiàn)某些特定頻率下的噪聲水平偏高。針對這些問題，工程師利用軟件的去耦電容優(yōu)化功能，精心選型并增加了合適的去耦電容，同時對其布局位置進(jìn)行了科學(xué)調(diào)整。優(yōu)化后，電源分配網(wǎng)絡(luò)的噪聲成功降低了 30%，為電源的穩(wěn)定供應(yīng)提供了堅實保障，系統(tǒng)整體性能得到顯著提升。

最終，產(chǎn)品順利通過了嚴(yán)苛的電磁兼容性測試，提前兩個月成功上市，迅速獲得了客戶的高度認(rèn)可。在實際應(yīng)用中，高速測試系統(tǒng)表現(xiàn)出色，信號傳輸穩(wěn)定可靠，電源分配系統(tǒng)高效運行，大幅提升了生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量，為企業(yè)的市場競爭力提供了強有力的支撐。

結(jié)語

當(dāng)下，工業(yè)設(shè)備技術(shù)正以前所未有的速度飛速發(fā)展，Altium Designer 憑借其多板設(shè)計、爬電距離設(shè)計和 SI/PI 分析等核心功能，已然成為工業(yè)電子設(shè)計領(lǐng)域的強大引擎。通過全方位優(yōu)化電氣連接、多維度提升安全性和可靠性以及精準(zhǔn)適配復(fù)雜設(shè)計需求，該軟件為工業(yè)設(shè)備的全流程設(shè)計提供了堅實可靠的保障。從工業(yè)控制系統(tǒng)到大型機械，從測試儀器到自動化設(shè)備，Altium Designer 卓越助力設(shè)計團(tuán)隊攻克重重技術(shù)難關(guān)，顯著提升設(shè)計效率和產(chǎn)品質(zhì)量。它不僅是一款功能強大的電子設(shè)計軟件，更是推動工業(yè)設(shè)備行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關(guān)鍵力量，助力企業(yè)在激烈的市場競爭中實現(xiàn)技術(shù)突破與商業(yè)成功，引領(lǐng)行業(yè)邁向更加智能化、高效化的未來。

關(guān)于Altium

Altium有限公司隸屬于瑞薩集團(tuán)，總部位于美國加利福尼亞州圣迭戈，是一家致力于加速電子創(chuàng)新的全球軟件公司。Altium提供數(shù)字解決方案，以最大限度提高電子設(shè)計的生產(chǎn)力，連接整個設(shè)計過程中的所有利益相關(guān)者，提供對元器件資源和信息的無縫訪問，并管理整個電子產(chǎn)品生命周期。Altium生態(tài)系統(tǒng)加速了各行業(yè)及各規(guī)模企業(yè)的電子產(chǎn)品實現(xiàn)進(jìn)程。