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Qt 6.2在Windows 7上的极致体验

2022-03-31

Qt公司于2021年9月30日正式发布了Qt 6的第一个长周期版Qt6.2 LTS。Qt 6.2 LTS包含了Qt 5.15 LTS所有常用功能以及为Qt 6添加的新功能。Qt 6支持的操作系统，详见//doc.qt.io/qt-6/supported-platforms.html 。您可能注意到了，在Windows x86_64平台，Qt 6支持Windows 10 (1809或更高版本)。但目前国内仍有众多企业以及最终用户使用Windows 7，同时使用Qt 5或者Qt 4构建应用程序。相对于之前的版本，Qt 6进行了更广泛的架构更改，这些变化包括：> 利用C++17> 在处理大型数据集和性能方面改进了低级容器类> 下一代QML> 将属性绑定引入C++> 新的图形架构，渲染硬件接口(RHI)，Qt 6默认使用每个系统上可用的最佳图形API，显著提高了兼容性> Qt Quick统一的2D和3D引擎使得在任何级别混合2D和3D内容都变得很容易，同时获得系统的最大性能> CMake构建系统JNH官网的客户非常希望在Windows 7上使用这些Qt 6新特性，获得极致的性能体验。为此，中国技术团队日前完成了Qt 6.2 LTS到Windows 7的移植适配工作，完全支持QWidget、Qt Quick (QML)开发。让JNH官网通过以下短视频来感受Qt 6.2 LTS在Windows 7上的极致效果吧~（音乐作者：Coma-Media，来自 Pixabay）（文章来源公众号：QT软件）

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Ansys新品发布会 | 4月即将上线活动

2022-03-30

自Ansys 2022 R1新版本于2月在全球发布以来，JNH官网紧锣密鼓地为广大用户推出10多场首轮新品发布网络研讨会，关注各大产品线主要亮点及大类更新，目前该系列场次点播已上线Ansys数字资源中心，欢迎成为平台会员解锁精彩内容。4月，JNH官网还将推出多场网络研讨会继续解读Ansys 2022 R1新品功能，涉及显示器设计优化、增材制作、旋转机械、多相流功能、燃烧与化学反应、汽车外气动、SoC芯片、电子散热、高速Serdes及DDR仿真、PI签核、疲劳分析等主题，欢迎大家预约报名，体验更多Ansys产品亮点以及行业应用。4月6日 | Ansys optiSLang, Lumerical和Speos联合仿真实现显示器设计优化简介：OLED 和 LED 显示器的性能取决于不同方面，例如显示像素的发光特性、环境光照和人类感知。本次网络研讨会将展示如何通过 Ansys Lumerical STACK设计的微观结构来仿真显示器，如何通过Speos分析典型环境中整个宏观显示器的发光表现，在 Ansys optiSLang 的帮助下，处理优化显示器像素设计的复杂任务，以协调整个仿真工作流程并执行高级多目标优化。4月7日 | Ansys Additive 2022 R1新功能介绍简介：本次会议介绍 Ansys Additive 2022 R1新增的工艺仿真定向能量沉积 (DED) 仿真和金属粘合剂喷射（Metal Binder Jet）。用户现在可以通过金属粉末床熔合 (PBF)、定向能量沉积 (DED) 和金属粘合剂喷射的这三种工艺仿真来识别风险，得到高质量的零件。4月8日 | Ansys CFD 2022 R1旋转机械功能更新简介：本次会议主要介绍最新版Ansys 2022 R1在旋转机械软件工具方面的更新，包括叶片几何前处理工具DesignModeler、网格工具Turbogrid以及旋转机械专门CFD仿真工具CFX，此外还会分享Ansys Fluent在旋转机械仿真方面的功能提升和更新，将通过实际演示案例来展示和介绍重要的相关更新内容。4月12日 | Ansys Fluent 2022 R1多相流功能更新简介：Ansys Fluent一直不遗余力，不断的引入新的模型和算法，帮助用户更加便捷有效地解决工程中遇到的复杂多相流问题，加速仿真，帮助减少工程设计中过度依赖经验的现状，提高设计的性能，增加收益。本次会议将重点介绍Ansys Fluent多相流模型的更新进展以及应用案例，如VOF模型，欧拉多相流模型，DPM模型，以及模型转换方面的更新以及部分应用实例。4月13日 | Ansys Chemkin和Fluent 2022 R1燃烧与化学反应功能更新简介：2022 R1 Ansys Fluent 和Chemkin关于燃烧与化学反应功能更新介绍，包括改进的有限速率模型和非绝热拉伸FGM模型，氢燃烧模型等。4月14日 | Ansys Fluent汽车外气动伴随优化解决方案简介：Ansys Fluent 2022 R1中针对整车外气动的伴随优化，在数值稳定性，计算效率以及基于湍流模型的伴随求解场求解方面做出了很多针对性的改进，本次会议以某车真实案例为基础系统介绍Fluent中基于伴随求解的自动优化工具的应用流程和潜在应用场景。4月19日 | 大型SoC全芯片的ESD签核详解简介：Ansys于2022年正式推出基于Seascape分布式大数据架构的新一代SoC全芯片ESD签核平台Pathfinder-SC，本次网络研讨会主要介绍Pathfinder-SC的产品特点及如何使用Pathfinder-SC进行SoC全芯片的ESD签核。4月21日 | Ansys电子散热风扇叶片优化简介：本次网络研讨会将通过实际案例介绍Ansys Turbosystem产品在电子散热风扇方面的优化功能。针对不同类型的散热风扇，Ansys提供基于optiSLang的参数化叶型优化方法和基于Fluent的无参伴随求解优化方法，用户可通过本次分享了解这2种方法的基本使用流程和适合的风扇类型，初步掌握它们的核心方法和操作步骤。4月26日 | Ansys HFSS在Serdes及DDR仿真中的经验与技巧简介：每个HFSS新版本，对高速SerDes和DDR仿真的求解精度、速度和功能上都有大量更新，妥善使用可以大大提高仿真效率和研发效果，加快产品迭代，提高行业领先性。4月27日 | 5nm InFO设计中的PI签核方法介绍简介：作为延续和超越摩尔定律的最大“杀手锏”，Chiplets和3DIC等高级封装已成为当前IC设计的必然趋势。高级封装在集成度、性能、功耗、设计自由度等方面带来的优势不必赘言，但是同时它也带了诸多挑战。例如更高的设计复杂度，分析、验证和signoff的难度大大提升，同时还需要考虑到噪声耦合、热电耦合，机械应力等各项因素。4月28日 | Ansys nCode DesignLife焊缝疲劳分析详解简介：本次会议首先介绍焊缝疲劳行为特点；进而说明焊缝疲劳分析的名义应力法（如：BS7608）和结构应力法（如：Volvo (Shell单元) & ASME (Solid单元) 基本原理，在Ansys系列软件中的实现流程及案例；最后，介绍Ansys Mechanical 近年在处理焊缝建模的功能改进以及在Mechanical UI下调用nCode DesignLife开展焊缝疲劳分析的方法、流程及案例。（文章来源公众号：Ansys）

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基于PCB Reinforcement方法的PCB翘曲仿真实践

2022-03-29

一、方法简介增强材料（Reinforced materials）广泛应用于民用建筑、飞机结构、汽车、先进的运动设备和医疗设备。增强材料常以 fiber or cable的形式出现，如钢筋混凝土中的钢筋，轮胎中的尼龙股，以及各种复合材料中的碳纤维。Ansys有专门的纤维单元，以共节点的方式嵌入在基体中，有两种方法可用:1.Discrete Reinforcement:在这种方法中，每个增强此材料分别建模为一个只有单轴刚度的梁。它可以有不均匀的材料、截面面积或任意方向。2.Smear Reinforcement:在这种方法中，具有相同材料、取向和横截面面积的一层纤维被视为具有单向刚度或平面应力状态的均质增强膜。PCB板内trace层是平面应力的情况，满足第二种方法，因此smear reinforcement 方法被采用。基体（matrix）单元可以是固体单元或壳体。对于固体单元，板的每一层都明确地建模，因为每一层的介电材料可能不同对于壳体单元，定义多层截面来表示每一层的介电材料。二、操作流程三、Sherlock 工作流程Generating Traces in SherlockExporting TracesExporting PCB Model四、Workbench 工作流程创建 PCB 和 Components 输入 Trace CAD Model将从Sherlock导出的trace导入到一个新的mechanical组件中将PCB和Trace的模型组件连接到一个单独的模块(Mesh Assembly)五、Mechanical 工作流程Reinforcement 设置对每个trace定义厚度，并设置为Reinforcement设置 ‘Homogeneous Membrane’为 ‘Yes’.材料设置(Layered Section – Shell PCB)对于shell PCB，插入layered section，定义每层材料及厚度网格划分边界条件定义六、仿真结果Warpage Analysis During Solder Reflow (Deformation Results)

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小白必看 | 如何零基础入门ANSYS仿真

2022-03-28

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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电子设计发展趋势以及Altium Designer的应对

2022-03-25

自从第一颗晶体管问世到现在，七十多年来，电子设计改变了世界，并且这种改变还在加速。随着生产和科学技术发展的需要，现在电子技术的应用已经渗透到了人类生活和生产的各个方面。从家电的普及到日常生活随处可见的各种电子产品，从手工作坊到自动化生产线，人们在日常生活中，工作中对电子产品的依赖日益提高。由于电子技术得到高度发展和广泛应用(如空间电子技术、生物医学电子技术、信息处理和遥感技术、微波应用等)，它对于社会生产力的发展，也起了变革性的推动作用。PCB板作为电子设备的重要部件，起着承载电子元器件以及电子元器件相互连接的作用。Altium Designer（以下简称AD）作为一款针对PCB设计的电子设计软件能够帮助工程师更轻松的完成整个设计。那么，AD在不断的升级中是怎样应对电子设计的发展趋势？元器件的升级换代以及大量新型元器件推向市场一个电子设备需要用到很多的电子元器件，在电子设计不断发展的情况下，电子元器件也在快速更新，不断有大量的新型元器件上市。如何快速准确的创建这些元器件的原理图符号和PCB封装是完成一个PCB设计的基础。在AD中可以运用Symbol Wizard和IPC Footprint Wizard这2个工具可以快速准确的进行原理图符号和IPC标准PCB封装的创建。Symbol WizardIPC Footprint Wizard除了元器件建库工具，AD还有在线元器件库，包含了世界上一些著名元器件厂商几十万个元器件模型，可以直接下载使用。大部分元器件都有完整的参数信息，器件手册，以及供应链信息。产品快速迭代更新为了快速抢占市场，一家公司的新产品需要在最短的开发周期内完成设计。在AD中可以使用原理图复用，层次化原理图设计，以及片段截取等功能实现原理图模块化设计，从而提高设计效率，大大减少原理图设计时间，缩短设计周期。原理图复用及层次化设计Snippets片段截取PCB板上的元器件密度越来越高，设计复杂电子产品功能越来越强大，相对的PCB板上元器件的数量就越多，整个PCB板的布线就越复杂。AD全新的交互式布线支持避让、推挤、绕行及任意角度等布线方式，使PCB布线更轻松，对空间利用更有效率。任意角度蛇形布线推挤功能差分对布线，总线布线，等长线以及Active Route智能自动布线、Xsignal高速拓补等功能完美解决了PCB布线中各个难点、痛点，提升PCB设计效率和布线的准确性。等长线调整差分布线总线布线Xsignal刚柔板结合设计在一些行业中出于可靠性和安全性的考虑，传统的PCB刚性板和柔性板通过连接器连接的设计方法逐渐被淘汰，刚柔板结合的设计正在被广泛应用。并且柔性PCB板比铺铜电路板更轻、更省空间，可以折叠、弯曲、挤压进非常小的空间，利于产品小型化。AD的刚柔板结合设计功能，完美的实现刚柔板结合设计，并且在3D模式下可以创作3D影像动画，以丰富易懂的形式展示PCB的折叠过程。刚柔结合PCB板3D影像双向机电协同精密设计制造行业中对机电协同的需求日益加强，机电协同即电子设计软件与3D机械软件交互数据，以此验证并解决装配问题。AD全面支持STEP格式，保障了数据的可交换性。可以在设计中同步连接结构的STEP模型，也可以根据结构的3D模型定义PCB形状。通过Altium MCAD CoDesigner插件，直接与Autodesk Inventor，SOLIDWORKS以及PTC Creo等机械设计工具集成，与机械团队合作并共享设计修订，大大减少中间环节。机电协同设计总结工欲善其事，必先利其器。先进的电子产品设计离不开一款功能强大的电子设计工具。电子设计的工程师需要设计工具来帮助他们最大限度的利用先进科技，成功管理项目，交付互联的智能产品。Altium Designer作为一款电子设计工具正随着科技的发展不断升级，加强，成为工程师所需要的工具。其一体化的电子设计环境，在单一应用程序中即可完成全部产品研发，使PCB设计者、元件供应商和制造厂商能够以前所未有的速度和效率开发和制造电子产品。从设计生态环境的层面来管理项目，实现智能、互联的产品设计。

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基于 Ansys workbench 的卡扣插拔力仿真分析

2022-03-24

内容大纲：概述卡扣仿真分析的难点卡扣插入力仿真的分析方法传统静力学分析带约束方程的静力学分析具有非线性稳定性的静力学分析低速动力学分析卡扣拔出力仿真的分析方法传统静力学分析显式动力学分析结论概述卡扣是一种简单、快速且具有成本效益的方法，可以组装两个零件，尤其是塑料零件。卡扣配合提供了多次组装和拆卸的灵活性，而不会对组装产生任何不利影响。然而，这需要该连接元件的适当设计。设计手册通常提供良好的设计程序，但随着设计变得越来越复杂，用有限元分析模拟卡扣插拔过程成为未来发展趋势。本文针对卡扣与卡槽配合面的不同几何形状，通过采用Ansys workbench不同的仿真分析方法，有效的解决了卡扣插拔力仿真分析的问题。塑料卡扣的结构卡扣仿真分析的难点卡扣是一种简单、快速且具有成本效益的方法，可以组装两个零件，尤其是塑料零件。卡扣配合提供了多次组装和拆卸的灵活性，而不会对组装产生任何不利影响。然而，这需要该连接元件的适当设计。设计手册通常提供良好的设计流程，但随着设计变得越来越复杂，有限元分析正成为模拟这些特征的一种有效方法。做卡扣插拔力仿真分析时时面临的一些主要难点是：非线性摩擦接触最大偏转后的不稳定相位材料非线性大变形非线性在下一节中，在解决上述挑战的同时，对卡扣分析进行建模的不同方法。卡扣插拔仿真卡扣插入力仿真的分析方法1 传统的静力学分析方法1：传统的静力学分析传统的静力学分析设置包括具有大变形效应的非线性接触的定义。用户可以选择包括材料非线性。任何卡扣插入过程都有两个阶段：母端张开。公端在空腔或凹陷中咬合。第 1 阶段很容易设置和分析，因为问题已经准备好了并且没有不稳定性。在许多情况下，阶段 2 会产生收敛问题，特别是对于图 3所示的情况。在这种情况下，不是逐渐倾斜的倒角，而是深度的突然变化，导致存储的应变能突然释放。技巧和窍门：如果会合部分具有逐渐倾斜的坡度，则可以使用这种方法。零件之间使用正确的摩擦系数，使运动有一定的阻力，不会突然运动。在移动部件上使用位移控制加载而不是力加载。使用代表两个阶段的两个载荷步。第1阶段更容易收敛，因此可以定义更大的子步骤。然而，需要为阶段 2 载荷步定义大量子步。从线弹性材料开始。然而，如果应力进入塑性或非线性区域，那么选择非线性模型将有助于收敛。方法1：问题描述目标：对零件进行卡扣模拟模拟，如下图所示。需要考虑的要点：会合部分具有渐变斜率，因此在这种情况下可以使用传统的静力学分析。由于坡度逐渐增大，拉出试验模拟也得到了解决。位移控制装载用于展开和拉出箱。考虑线性材料。零件之间采用摩擦接触。方法1：模型建立方法1：分析结果卡扣插入力仿真的分析方法2 带约束方程的静力学分析方法2：带约束方程的静力学分析之前的的方法1主要适用于在下降侧有倒角的情况，但是当没有这种倾斜坡度时，在阶段 1 和阶段 2 的开始阶段会有一段非常低的刚度，这会导致收敛问题。非线性接触也会导致收敛困难。这通常发生在两个接合部件的材料非常坚硬，因此部件之间的接触力非常高导致收敛困难问题时。这种情况可以使用约束方程来处理。技巧和窍门：1.卡扣配合过程是一个很好的例子，其中在 x 方向的位移量（图 6）和在“Y”方向发生的“推”量之间存在定义的关系。2.如果已知这种关系，则可以使用“约束方程”。这将有助于解决由此引起的滑动接触和收敛问题。3.优点：这可以预测零件中的正确应力分布。4.缺点：如果插入力分布是感兴趣的，那么这将给出不正确的结果，因为没有考虑摩擦接触效应。方法2：问题描述目标：使用方法 2 对零件进行卡扣插入模拟，如下图所示。需要考虑的要点：会合部分没有倾斜坡度，因此在这种情况下不能使用传统的静力学分析。在这种情况下使用约束方程方法。使用位移控制加载。考虑线性材料。零件之间采用摩擦接触。方法2：模型建立定义了三个远程点，然后使用约束方程将它们连接起来，以模拟卡扣插入弯曲的过程。约束方程：该模型在代表卡扣插入过程的两个阶段的两个载荷步中求解。在第二步中，使用命令片段删除约束方程以表示第二阶段的“插入”现象。方法2：分析结果卡扣插入力仿真的分析方法3 具有非线性稳定性的静力学分析方法3：具有非线性稳定性的静力学分析卡扣插入过程的第 2 阶段可能具有不稳定性，尤其是当下降侧没有过渡圆角时。解决这种不稳定性的另一种方法是使用“非线性稳定”功能。ANSYS 中的非线性稳定可以被认为是向系统中的所有节点添加人工阻尼器。在临界载荷之前，系统在给定的时间步长内可能具有低位移——这可以被认为是低伪速度，因此来自人工阻尼器的阻力较小。当发生不稳定性时，在较小的时间步长内会发生较大的位移，从而产生较大的伪速度和较大的阻力。因此，极限点处的刚度矩阵不是奇异的。路径 OACD 是可追溯的。 技巧和窍门：非线性稳定适用于以下情况：下降侧没有倾斜坡度的卡扣。需要准确预测插入力分布。能量法（Energy）是此类情况的首选。在移动部件上使用位移控制加载而不是力加载。使用代表两个阶段的两个载荷步。第1阶段更容易收敛，因此可以定义更大的子步骤。然而，需要为阶段 2 载荷步定义大量子步。仅在第二步中定义非线性稳定。从“能量耗散比”(EDR) 的默认值开始，并以 10 倍的系数逐渐增加。使用手动重启控制在每个载荷步结束时保存重启点。这将有助于在第一步（阶段 1）结束时使用不同的 EDR 值重新开始分析，从而节省时间。检查稳定能与应变能，以确保它是它的一小部分。方法3：问题描述目标：使用方法 3 对零件进行卡扣模拟仿真，如下图所示。需要考虑的要点：会合部分没有倾斜坡度，因此在这种情况下不能使用传统的静力学分析。在这种情况下使用非线性稳定方法。使用位移控制加载。考虑线性材料。零件之间采用摩擦接触。方法3：模型建立方法3：分析设置非线性稳定在第二步中被激活，如下图所示：方法3：分析结果卡扣插入力仿真的分析方法4 低速动力学分析方法4：低速动力学分析将卡扣插入过程作为动态分析解决有助于克服过程阶段的不稳定性。因此结构响应可以在最大弯曲点之后求解，因为惯性项的包含不再使矩阵奇异。技巧和窍门当非线性稳定方法导致高稳定能量/力时，通常选择此选项。使用代表两个阶段的两个载荷步。第1阶段更容易收敛，因此可以定义更大的子步骤。然而，需要为阶段 2 载荷步定义大量子步。在第1步中关闭“时间积分”。这有助于将分析作为第1步的静力学分析求解，从而更快地求解。开启第2步。定义全局阻尼比并进行迭代，这有助于获得解决方案。然而，有时默认的慢动力学程序有时可能需要非常高的阻尼，以便将结果与导致错误结果的非常大的突然位移收敛。因此，为了克服这个问题，阻尼器只能应用在发生较大位移的表面上，从而仅在小面积上产生阻力。方法4：问题描述目标：使用方法 4 对零件进行卡扣插入仿真，如下图所示。需要考虑的要点：会合部分没有倾斜坡度，因此在这种情况下不能使用传统的静力学分析。在这种情况下使用非线性稳定方法。使用位移控制加载。考虑线性材料。零件之间采用摩擦接触。方法4：模型建立方法4：分析结果卡扣拔出力仿真的分析方法卡扣拔出力仿真的分析方法1 传统静力学分析方法1：传统静力学分析对于空腔内侧有倾斜坡度的情况，可以采用传统的静力分析来模拟拉拔试验时。技巧和窍门与卡扣插入仿真相同。然而，对于空腔内侧没有倾斜坡度的情况，静态模拟会给收敛带来很多问题。卡扣拔出力仿真的分析方法2 显式动力学分析方法2：显式动力学分析显式动力学设置可以克服在传统静态结构设置期间通常遇到的大多数收敛问题，包括接触和极端扭曲。技巧和窍门：使用位移控制加载。使用质量缩放 [1] 来加快求解时间，但要跟踪系统中的动能，因为目标是模拟准静态现象，因此惯性效应应该最小。与系统的内能相比，动能应该很小。时间缩放 [2] 也可以与质量缩放结合使用以获得最佳性能。使用带有沙漏控制的四边形或六边形单元是可能的，因为它们提供了最短的求解时间。但是，如果沙漏太严重，则切换到三角形或四边形单元。[1] 质量缩放是一个自动化程序，其中代码通过增加控制时间步长的特定元素的密度来增加时间步长。用户指定最小时间步长，并且那些时间步长小于该值的元素的密度增加到时间步长等于该值的点。[2] 时间缩放是一种通过减少模拟结束时间来加速准静态模拟的方法，还可以调整施加的位移或力加载，使其产生最小的加速度。由于结束时间减少，仿真求解速度更快。这也可以与大规模缩放一起使用以获得最佳性能。方法2：问题描述目标：模拟卡扣零件的拔出试验。需要考虑的要点：使用位移控制加载。考虑线性材料。零件之间采用摩擦接触。为了显示显式动力学在这种情况下的适用性，使用传统的静力学分析和显式动力学来解决这个问题。方法2：模型建立方法2：分析设置方法2：分析结果结论传统的静力学分析适用于有倾斜坡度卡扣的插拔仿真分析，其模型简单，求解速度快。带约束方程的静力学分析和具有非线性稳定性的静力学分析适用于有/没有倾斜坡度卡扣的插拔仿真分析，其模型复杂程度和求解速均一般。低速动力学分析和显式动力学分析适用于有/没有倾斜坡度卡扣的插拔仿真分析，其模型较复杂，求解速度较慢。塑料卡扣看似结构非常简单，但要精确的仿真其插拔过程很不容易。这里只探讨了卡口配合面倾斜坡度对卡口插拔仿真分析的影响。另外，设计和仿真分析卡扣时，卡口的其他很多因素也会影响卡扣的插拔仿真分析结果（如：卡扣材料、截面形状、卡扣长度、卡槽宽度、倒角大小、表面粗糙度等诸多因素都会对卡孔变形、应力、插拔力、接触力等结果产生影响）。

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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JNH官网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，JNH官网首先从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。JNH官网常用的多层板，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。 JNH官网在画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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