在智能制造浪潮席卷全球的今天，工業(yè)設備設計正經(jīng)歷著前所未有的變革與挑戰(zhàn)。從架構復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)，到對高壓隔離性能有著嚴苛要求的大型機械，再到對信號完整性有著超高標準的精密測試儀器，設計團隊不僅要確保設備在復雜惡劣環(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，快速響應市場變化，搶占發(fā)展先機。

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

多板設計功能：

復雜系統(tǒng)的高效協(xié)同

功能應用

多板設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，實現(xiàn)跨板的電氣連接、信號傳輸和系統(tǒng)級設計優(yōu)化，確保各板間的無縫協(xié)同工作。在工業(yè)設備設計中，這一功能至關重要，因為眾多設備由多個功能模塊構成，例如工業(yè)機器人控制系統(tǒng)就包含主板、驅動板、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)設備的整體功能。傳統(tǒng)設計流程中，工程師不得不在不同的設計工具中分別設計每個 PCB 板，再手動協(xié)調各板之間的連接關系，這種方法不僅繁瑣，而且容易出錯，尤其在復雜的工業(yè)設備設計中，可能導致大量的迭代和修改。Altium Designer 的多板設計功能突破了這一局限，為工程師打造了一個一體化的設計平臺，顯著提高了設計效率和產(chǎn)品質量。

功能細節(jié)

統(tǒng)一項目管理：將多塊 PCB、原理圖及相關文檔整合到一個項目中，便于集中管理和協(xié)調。支持對項目進行版本控制和團隊協(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系圖，幫助工程師快速理解和管理復雜的電氣連接。

系統(tǒng)級 BOM：自動生成包含所有子板的完整 BOM 表，同時導入制造文檔，簡化生產(chǎn)準備流程。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。

應用案例

某知名自動化設備制造商在開發(fā)一款高度復雜的工業(yè)機器人控制系統(tǒng)時，該系統(tǒng)由主板、驅動板、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)設計方法因工具分散、流程繁瑣，導致多次設計迭代和生產(chǎn)延誤，嚴重拖慢了項目進度，增加了成本。引入 Altium Designer 的多板設計功能后，工程師在一個統(tǒng)一項目中完成了所有 PCB 板的設計，并實現(xiàn)了跨板的電氣連接和系統(tǒng)級設計優(yōu)化。

在設計過程中，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，自動生成了完整準確的物料清單，確保了生產(chǎn)采購的順利進行。同時，運用 3D 協(xié)同設計功能，在虛擬環(huán)境中對整個機器人控制系統(tǒng)的裝配進行了模擬和優(yōu)化，提前發(fā)現(xiàn)了多塊 PCB 板與機械結構之間的裝配干涉問題，并進行了精準調整。

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)品在實際應用中表現(xiàn)出色，各 PCB 板之間的信號傳輸穩(wěn)定可靠，設備的運行精度和穩(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。

爬電距離設計功能：

安全可靠的電氣隔離

功能應用

爬電距離設計功能嚴格依據(jù)國際標準，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，從而全方位保障設備和人員安全。在工業(yè)設備領域，電氣安全始終是設計的核心考量因素，眾多設備需要在高電壓、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、伺服驅動器等設備為例，其內部高壓電路與低壓控制電路之間的隔離是否達標，直接關系到設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，尤其在復雜電路板設計中，可能留下嚴重安全隱患。Altium Designer 的爬電距離設計功能應運而生，為工程師提供了高效、精準的解決方案，助力快速定位并解決問題，確保設計嚴絲合縫地符合相關安全標準。

功能細節(jié)

標準規(guī)則庫：內置多種電氣安全標準規(guī)則，可直接選擇相應的標準進行設計檢查。同時支持自定義標準規(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，并與選定標準要求進行精準對比，快速鎖定不符合要求的位置。即使面對復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果，清晰呈現(xiàn)不符合要求的位置、實際距離與標準要求的差距等關鍵信息。支持生成詳盡的報告文檔，為設計評審和認證提交提供有力支撐。

應用案例

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)設計方法因效率低下、準確性不足，導致多次設計修改和生產(chǎn)延誤，嚴重威脅產(chǎn)品的上市時間和成本控制。

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

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，對元件布局進行了精心調整，巧妙增加了隔離槽，并對布線路徑進行了科學優(yōu)化，確保所有元件間的爬電距離嚴格符合標準要求。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構和電氣布局進行了全方位評估，確保電氣設計與機械結構的完美一致性。

最終，產(chǎn)品一舉通過 UL 安規(guī)認證，徹底消除了產(chǎn)品召回風險。在實際應用中，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可。

SI/PI 分析功能：

卓越的信號與電源完整性

功能應用

集成的 SI/PI 分析功能賦予工程師在設計早期優(yōu)化高速通信和電源分配網(wǎng)絡的強大能力，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苛要求。在現(xiàn)代工業(yè)設備中，高速信號傳輸和穩(wěn)定的電源分配已成為實現(xiàn)設備高性能和高可靠性的關鍵支柱。例如，半導體測試設備、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計環(huán)境中，使工程師能夠在設計早期實時洞察潛在問題并進行精準優(yōu)化，及時化解隱患。借助這些功能，工程師可在設計階段就對高速信號線的布線進行精細優(yōu)化，科學調整電源分配網(wǎng)絡的布局，顯著減少信號反射、串擾和電源噪聲，全方位提升系統(tǒng)的整體性能。

功能細節(jié)

信號完整性分析：提供實時的時序分析、眼圖模擬、串擾分析等多功能工具套件，精準識別和解決信號完整性問題。全面支持多種高速信號標準，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)細致入微的分析結果提供專業(yè)優(yōu)化建議，指導工程師精準調整布線、合理增加去耦電容等操作，穩(wěn)步提升設計質量。支持自動生成優(yōu)化報告，為設計評審和跟蹤提供有力依據(jù)。

應用案例

某尖端半導體測試設備制造商在研發(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)，同時嚴保信號的完整性和可靠性。工程師在早期設計階段便引入了 Altium Designer 的 SI/PI 分析功能，對高速信號線進行了精細化優(yōu)化布線，并對電源分配網(wǎng)絡的布局進行了科學調整。

在信號完整性分析環(huán)節(jié)，工程師利用眼圖模擬功能，精準發(fā)現(xiàn)某些高速信號線的信號質量欠佳，存在明顯的反射和串擾問題。深入分析結果顯示，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)量進行了精準優(yōu)化。優(yōu)化后，信號的串擾大幅降低了 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，精準定位電源網(wǎng)絡中壓降過大的區(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行了科學調整。優(yōu)化后，電源分配網(wǎng)絡的噪聲成功降低了 30%，為電源的穩(wěn)定供應提供了堅實保障，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可。在實際應用中，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)品質量，為企業(yè)的市場競爭力提供了強有力的支撐。

結語

當下，工業(yè)設備技術正以前所未有的速度飛速發(fā)展，Altium Designer 憑借其多板設計、爬電距離設計和 SI/PI 分析等核心功能，已然成為工業(yè)電子設計領域的強大引擎。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適配復雜設計需求，該軟件為工業(yè)設備的全流程設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備，Altium Designer 卓越助力設計團隊攻克重重技術難關，顯著提升設計效率和產(chǎn)品質量。它不僅是一款功能強大的電子設計軟件，更是推動工業(yè)設備行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的關鍵力量，助力企業(yè)在激烈的市場競爭中實現(xiàn)技術突破與商業(yè)成功，引領行業(yè)邁向更加智能化、高效化的未來。

關于Altium

Altium有限公司隸屬于瑞薩集團，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計的生產(chǎn)力，連接整個設計過程中的所有利益相關者，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)進程。