在設計電子產品時，有許多工具可以讓設計人員的工作變得更加輕松。完整的設計可以在虛擬世界中使用復雜的細節進行建模，以允許設計人員檢查其設計是否有效，以及零部件在制造時是否會全部裝配在一起。過去，通過電路原型和外殼模型以驗證設計，但現在計算機可以在幾秒鐘內完成這些檢查?，F在，借助合適的軟件，可以快速、簡單地進行調整，而且成本很低。設計人員可用的兩個基本工具是電子計算機輔助設計（ECAD）和機械計算機輔助設計（MCAD）軟件包。

您可能想知道，什么是ECAD工具？什么是MCAD軟件？但最重要的是，它們之間有什么區別？在這篇博客中，我們將討論ECAD與MCAD。顯然，ECAD軟件側重于物理設計的電氣部分，而MCAD則側重于機械部分。如今，這兩套軟件相結合以實現協作工作流程，每個領域的設計人員均可共同開發新產品。ECAD/MCAD集成意味著電子設計工程師可以在其PCB設計軟件中執行MCAD任務，對于機械設計師來說反之亦然。在介紹這些工具的工作原理之前，我們應該先了解每種軟件的工作原理。

什么是ECAD？

ECAD軟件允許電氣設計師根據其電路設計原理圖創建印刷電路板（PCB）布局，生成其PCB的虛擬表示形式，以3D模型顯示元件布局，并生成/顯示2D電路板制造文檔。不同的軟件包具有不同的功能，有些軟件迫使您使用多個程序來完成各種設計任務。

一個標準化的元件尺寸庫，輔以定制或非常規零部件的電氣和機械數據，提供了在PCB物理尺寸內定義的所需電路板放置信息。計算機輔助線路布線與手動和計算機優化相結合，可加快布局設計過程。自動規則檢查功能還可以在一定程度上確保在設計進入仿真階段之前電氣布局布線是正確的。通過仿真工作流程完成設計后，可以將設計置于完整的電氣和DFM審查階段。

使用已設計電路板的3D模型，電氣設計師可以快速檢查零部件之間是否存在物理干擾、是否會阻礙任何已規劃的熱管理氣流，或者配套電路板或外殼之間是否存在潛在碰撞。他們還可以在制造過程中檢查設計是否與任何自動元件放置設備兼容。對于復雜的多板設計，實現已完成裝配的可視化并確保電路板上的元件可與其他電路板連接，這是一項重大優勢。

什么是MCAD？

MCAD軟件允許設計人員創建物理結構，例如機械部件、設備外殼和安裝元件。該軟件可以將零部件的虛擬表示形式生成為3D圖像并提供2D制造文檔。

參數化和直接建模技術允許設計人員創建和修改結構作為2D規劃或3D表示形式。多結構可以在已完成的虛擬機械設計中單獨開發和裝配。該工具允許設計人員檢查裝配件之間是否存在干涉或結構間隙。

仿真工具允許設計人員計算設計的機械性能、強度和剛性等因素，并測試是否符合環保要求。

ECAD/MCAD軟件集成

ECAD軟件的另一個好處是在協作設計期間，在設計的不同功能區域或方面工作的多位團隊成員可以將其零部件整合到一起。通過結合ECAD和MCAD的結果，設計人員能夠在虛擬環境中裝配電氣和機械零部件，并查看其是否適合。

PCB是否將外殼的連接點安裝在正確的位置？

螺絲孔是否對齊，安裝在PCB上的元件是否有足夠的間隙？

填充后的PCB是否適合外殼，或者元件是否會接觸外殼或過大而無法放入其中？

規劃的氣流是否在正確的位置通過外殼穿過PCB，以最大限度地提高任何散熱器的效率？

PCB上產生的熱量是否會根據需要傳導到外殼？

施加到外殼上的振動或機械沖擊是否會對安裝在PCB上的元件產生不利影響？

已完成設計的3D可視化將顯示所有電氣和機械零部件的物理交互方式，為這些問題提供快速直接的答案。這種將ECAD集成到MCAD（反之亦然）的方式優點在于，可以在數分鐘內發現錯誤、調整設計并驗證結果。

問題在于，設計人員總是得到不兼容的工具。從一款工具中導出可供另一款工具使用的格式的數據，這通常是一個復雜的過程，并且可能會使錯誤蔓延到數據集中。然后，手動檢查每款工具是否具有一致的數據，耗時占用了使用這些工具節省的時間。直到裝配線上的某個人發現其PCB不適合剛開始制造的新產品的外殼時，才可能發現任何錯誤。

近年來，工具制造商之間一直在努力開發ECAD/MCAD協作的正式標準。因此，自動化過程現在存在于工具中，支持設計信息的雙向通信，支持雙方的增量更改，以便在團隊之間有效共享和驗證。

集成設計過程

必須記住，這兩個過程不能按順序或孤立地完成。來自一種方法的數據將影響另一種方法。例如，ECAD軟件過程可以確定PCB的基準物理尺寸，并確定影響外殼設計的任何熱管理和振動限制。同時，MCAD過程可能會確定PCB尺寸或元件放置是否有任何限制，以滿足任何外部尺寸要求或其他因素，例如氣流入口和出口的放置。

對設計團隊來說，在外殼設計方面擁有自由支配權很不尋常，這使其能夠通過使用任何電路板尺寸來優化PCB設計。通常，外殼設計會限制PCB設計，而PCB設計又會影響電子電路設計。具有兩種類型的電氣和機械設計軟件的集成工作流程使設計團隊能夠協作并共同設計最佳解決方案。

這確實意味著設計人員不局限于在磚狀外殼中使用矩形PCB。相反，這些工具開辟了像傳統簡單設計一樣快速、廉價地創建復雜形狀的可能性。

小結

電子和機械設計團隊通過一個集成解決方案并行工作，現在可以在數天內完成過去在虛擬環境中需要數個月才能完成的任務。ECAD軟件解決方案將優化電氣和電子元件放置的設計過程。MCAD解決方案將優化機械零部件的設計過程。兩者的集成以及數據的自動共享可以徹底改變整個設計過程。這種能力讓公司充滿信心，一旦其承諾制造PCB和外殼，不僅會完成放置設計，而且裝配后的產品也會按預期工作。

Altium Designer全套ECAD-MCAD軟件協作和集成工具深受電路設計師、PCB布局工程師和仿真工程師信任。當您完成設計并準備投入生產時，Altium 365平臺支持您輕松協作和共享您的項目。

審核編輯：湯梓紅