Hardware Circuit Design Idéer

Analyse af krav til hardwarekredsløbsdesign

Før et produktprojekt påbegyndes, er det afgørende at analysere produktet for at bestemme dets positionering og funktionelle underinddelinger. Denne analyse hjælper med at finpudse og klassificere kravene, hvilket fører til en kravliste, der fungerer som grundlag for produktdesign og opgavefordeling.

Når kravlisten er afklaret, skal ingeniører beslutte, hvilke funktioner der skal implementeres i hardware og hvilke i software. Hardwareimplementeringskravene bliver derefter yderligere forfinet for at specificere de kredsløb, der skal implementere disse funktioner.

Kravanalyse og forfining er centrale i hardwarekredsløbsdesign, da alle hardwarekredsløb er designet ud fra disse krav. Denne analyse afklarer valget af hardwareløsninger, og under denne proces kan hardwareløsningen typisk bestemmes.

Valg af hardwarekredsløbsløsning

Når flere løsninger kan opnå den samme funktion, er en sammenligning og analyse af disse løsninger nødvendig:

• Omkostningsforskel sammenligning af løsninger: Dette indebærer at sammenligne omkostningerne til materialer, F&U-omkostninger, omkostninger ved at bruge komplementære kredsløb og forarbejdningsomkostninger.
• Modenhedssammenligning af løsninger: Valget mellem nye og modne løsninger er afgørende, især når projektplanerne er stramme.
• Ydeevne fordele sammenligning af løsninger: Forståelse af, hvilke præstationsaspekter, der skal fokuseres på, er vigtigt for at fremhæve produktets fordele og fokusere på nøgleindikatorer.
• Andre supportaspekter af løsningen: For løsninger afhængige af leverandører bør samarbejde med leverandører overvejes ved valg af løsning.

Valg af løsning påvirker ydeevnen og kvaliteten af ​​produktet markant og er et centralt aspekt af hardwaredesign. For produkter med nye funktioner kan valg af produktløsninger henvise til prototyper af lignende produkter på markedet, hvilket sparer tid og hjælper med at finde tilsvarende modne løsninger mere præcist.

Hardware Circuit Design Skematisk

Hardwarekredsløbsdesignskemaet organiserer kredsløbets logik. Gennem dette skema kan produktets logik, signalflow og funktionelle kortforbindelser analyseres i detaljer.

For komplekse projekter er det skematiske design afgørende. Det gør det muligt at kontrollere for manglende produktfunktioner, korrekt signalflow og nøjagtigt logisk valg. Derudover lægger det grundlaget for det skematiske design, hvilket sikrer en klar forståelse under designprocessen.

Power tree design, et usynligt skema i kredsløbet, er også vigtigt. Mange problemer opstår på grund af utilstrækkelige designmargener på strømforsyningen, hvilket fører til unormal strømforsyning. Det er afgørende at forstå strømkravene for hvert modul, opsummere dem og designe dem som en helhed.

Skematisk og PCB design af hardware kredsløb

Skematisk design er fundamentet og nøglen til hele hardwareproduktdesignet. For at sikre korrektheden af ​​det skematiske design skal følgende punkter sikres:

• Standardisering af skematisk tegning: Når du tegner symboler for nye enheder, skal de tegnes i henhold til applikationskredsløbet, og det anbefales ikke at arrangere dem efter PIN-sekvenser. Det anbefales at klassificere modulerne i symbolet under tegning, så signalflowet kan være tydeligt ved tegning af skemaet.
• Standardisering af skematisk netværksnavngivning: Skematisk navngivning af signalnetværk skal standardiseres. For eksempel angiver strømmodulet strømforsyningsspændingen, og styresignalet angiver retningen af ​​signalstrømmen.
• Selvkontrol og gensidig kontrol af skemaer: Efter at have fuldført skemaet, skal du først selv kontrollere:
  • Tjek netværksforbindelsen for at se, om der er enkeltpunktsnetværk, netværkslækager osv.
  • Om kredsløbsdesignmarginen opfylder designkravene, såsom om den strømførende spænding af modstande, kondensatorer og induktorer opfylder betingelserne.
  • Tjek designspecifikationen, det vil sige om netværksnavngivningen er standardiseret, og om signalstrømretningen er korrekt markeret.
  • Tjek for nogle grundlæggende fejl, såsom netværksforbindelsesfejl, manglende forbindelser, manglende komponenter osv.
  • Skematisk gensidig kontrol: Bed andre ingeniører om hjælp til at tjekke, for alles tankegang er begrænset, og gennem andre kan du finde problemer, som du ikke selv kan finde, og du kan også finde dine egne kognitive fejl.

Rigtigheden af ​​skemaet afhænger hovedsageligt af tegneren, og tegneren er også den ansvarlige part. Her er en god oplevelse, jeg synes er at gennemgå skemaet gentagne gange. Det er ofte muligt at finde mange fejl eller ikke-standard design, som ikke kan findes på anden måde, ved at gennemgå skemaet mere end tre gange. At læse en bog hundrede gange er dens betydning, og det er det samme princip.

Hardware Circuit Engineer Erfaringsdeling

PCB-design er den fysiske realisering af hardware-kredsløb og er bæreren af ​​hardware-kredsløb. Efter produktion og forarbejdning, PCBA er endeligt samlet med produktstrukturen. Dens designideer og -metoder omfatter hovedsageligt:

• PCB design kræver omhyggelig analyse af strukturen
• PCB-design kræver et stort billede

I de fleste tilfælde kredser PCB-designet om en CPU-kerne, og i mere komplekse tilfælde er der dobbeltkerner, hvor den ene er hovedkernen og den anden er den sekundære kerne. De andre kredsløb på kortet kan kaldes det perifere kredsløb af denne CPU. Der er perifere kredsløb for at sikre minimum systemets perifere kredsløb for CPU'en, perifere kredsløb til funktionsudvidelse og perifere kredsløb til gensidig kommunikation osv. Kun ved at forstå kredsløbsformerne, kredsløbsfunktionerne og tætheden af ​​PCB-routing mellem moduler kan du få en klar forståelse af PCB-layoutet, hvilket jeg kalder det store billede.

Mange ingeniører, der lige er startet i PCB-design, har ofte ikke en grundlæggende forståelse af fordelingen af ​​PCB-kredsløb, kredsløbsformer og den overordnede kredsløbsramme. De tror, ​​at så længe alle elektroniske komponenter er placeret på printkortet og linjerne er forbundet, vil alt være godt. Det er klart, at denne form for tænkning er forkert. For simple brædder kan en sådan behandling ikke forårsage problemer.

For komplekse tavler med mange komponenter vil denne tilgang dog i sidste ende føre til problemer. Du vil opleve, at uden et godt overblik, vil PCB-routingen være sammenfiltret, komponenter, der skal placeres tæt, kan ikke placeres sammen på grund af urimelig pladsudnyttelse, og de kan ikke placeres til sidst. Dette fører til problemer som at strukturskallen ikke er i stand til at rumme PCB-komponenterne, hvilket igen tvinger hardwareingeniøren til at slette kredsløb.

Eller komponenter kan placeres i skallen, men routingen kan ikke gennemføres, så routingreglerne skal ofres, og de oprindeligt tykke linjer skal ændres til tynde linjer, hvilket resulterer i utilstrækkelig strøm til at PCB'et kan passere igennem; utilstrækkelig afstand mellem følsomme signallinjer, hvilket resulterer i signalinterferens mellem signaler; komponenter er for overfyldte, hvilket resulterer i interferens, reduceret automatisering af produktions- og forarbejdningsoperationer, vanskeligheder med vedligeholdelse og efterbearbejdning og andre problemer.

I sidste ende kan forskellige elektriske parametre og hardwareindikatorer for produktet ikke opfylde designkravene, og produktions- og forarbejdningsomkostningerne for brættet er meget højere end de oprindelige omkostninger.

Kort sagt, den Printkortdesign kræver layout af komponenter og ledninger, der fuldt ud tager højde for de funktionelle krav, elektromagnetisk kompatibilitet, produktion og forarbejdning osv., og som også tager hensyn til den senere vedligeholdelse og opgradering, så kredsløbet kan designes til at være rimeligt, nemt at producere og behandle og nemt at reparere og opgradere.

For en mere komplet produktionsgennemgang, brug denne artikel sammen med Overstrømsbeskyttelseslayout og kontrolleret impedans-PCB ved kontrol af stablings-, samlings- eller testkrav.