Ιδέες σχεδίασης κυκλωμάτων υλικού

Ανάλυση Απαιτήσεων Σχεδιασμού Κυκλωμάτων Υλικού

Πριν ξεκινήσετε οποιοδήποτε έργο προϊόντος, είναι σημαντικό να αναλύσετε το προϊόν για να προσδιορίσετε τη θέση του και τις λειτουργικές υποδιαιρέσεις του. Αυτή η ανάλυση βοηθά στη βελτίωση και την ταξινόμηση των απαιτήσεων, οδηγώντας σε μια λίστα απαιτήσεων που χρησιμεύει ως βάση για το σχεδιασμό του προϊόντος και την κατανομή εργασιών.

Μόλις διευκρινιστεί η λίστα απαιτήσεων, οι μηχανικοί πρέπει να αποφασίσουν ποιες λειτουργίες θα εφαρμοστούν στο υλικό και ποιες στο λογισμικό. Οι απαιτήσεις υλοποίησης υλικού στη συνέχεια βελτιώνονται περαιτέρω για να καθοριστούν τα κυκλώματα που θα υλοποιήσουν αυτές τις λειτουργίες.

Η ανάλυση και η βελτίωση των απαιτήσεων είναι κεντρικά στο σχεδιασμό κυκλωμάτων υλικού, καθώς όλα τα κυκλώματα υλικού έχουν σχεδιαστεί με βάση αυτές τις απαιτήσεις. Αυτή η ανάλυση διευκρινίζει την επιλογή των λύσεων υλικού και κατά τη διάρκεια αυτής της διαδικασίας, η λύση υλικού μπορεί συνήθως να προσδιοριστεί.

Επιλογή λύσης κυκλώματος υλικού

Όταν πολλές λύσεις μπορούν να επιτύχουν την ίδια λειτουργία, απαιτείται σύγκριση και ανάλυση αυτών των λύσεων:

• Σύγκριση διαφοράς κόστους λύσεων: Αυτό περιλαμβάνει τη σύγκριση του κόστους των υλικών, του κόστους Ε&Α, του κόστους χρήσης συμπληρωματικών κυκλωμάτων και του κόστους επεξεργασίας.
• Σύγκριση ωριμότητας λύσεων: Η επιλογή μεταξύ νέων και ώριμων λύσεων είναι ζωτικής σημασίας, ειδικά όταν τα χρονοδιαγράμματα των έργων είναι στενά.
• Πλεονεκτήματα απόδοσης σύγκριση λύσεων: Η κατανόηση σε ποιες πτυχές απόδοσης πρέπει να εστιάσετε είναι σημαντικό για να τονίσετε τα πλεονεκτήματα του προϊόντος και να εστιάσετε σε βασικούς δείκτες.
• Άλλες πτυχές υποστήριξης της λύσης: Για λύσεις που εξαρτώνται από προμηθευτές, θα πρέπει να λαμβάνεται υπόψη η συνεργασία με τους προμηθευτές κατά την επιλογή της λύσης.

Η επιλογή λύσης επηρεάζει σημαντικά την απόδοση και την ποιότητα του προϊόντος και αποτελεί βασική πτυχή του σχεδιασμού υλικού. Για προϊόντα με νέες λειτουργίες, η επιλογή λύσεων προϊόντων μπορεί να αναφέρεται σε πρωτότυπα παρόμοιων προϊόντων στην αγορά, εξοικονομώντας χρόνο και βοηθώντας στην εύρεση αντίστοιχων ώριμων λύσεων με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Σχηματικό σχέδιο κυκλώματος υλικού

Το σχηματικό σχέδιο του κυκλώματος υλικού οργανώνει τη λογική του κυκλώματος. Μέσω αυτού του σχηματικού, η λογική του προϊόντος, η ροή του σήματος και οι λειτουργικές διασυνδέσεις πλακέτας μπορούν να αναλυθούν λεπτομερώς.

Για πολύπλοκα έργα, ο σχηματικός σχεδιασμός είναι ζωτικής σημασίας. Επιτρέπει τον έλεγχο για λειτουργίες προϊόντος που λείπουν, τη σωστή ροή σήματος και την ακριβή λογική επιλογή. Επιπλέον, θέτει τις βάσεις για τη σχηματική σχεδίαση, εξασφαλίζοντας σαφή κατανόηση κατά τη διαδικασία σχεδιασμού.

Ο σχεδιασμός του δέντρου ισχύος, ένα αόρατο σχηματικό στο κύκλωμα, είναι επίσης απαραίτητο. Πολλά προβλήματα προκύπτουν από τα ανεπαρκή σχεδιαστικά περιθώρια του τροφοδοτικού, που οδηγούν σε μη φυσιολογική παροχή ρεύματος. Η κατανόηση των απαιτήσεων ισχύος κάθε ενότητας, η σύνοψή τους και ο σχεδιασμός τους στο σύνολό τους είναι ζωτικής σημασίας.

Σχηματική και Σχεδίαση PCB Κυκλωμάτων Υλικού

Ο σχηματικός σχεδιασμός είναι το θεμέλιο και το κλειδί ολόκληρου του σχεδιασμού του προϊόντος υλικού. Για να εξασφαλιστεί η ορθότητα του σχηματικού σχεδιασμού, θα πρέπει να διασφαλιστούν τα ακόλουθα σημεία:

• Τυποποίηση σχηματικού σχεδίου: Όταν σχεδιάζετε σύμβολα για νέες συσκευές, θα πρέπει να σχεδιάζονται σύμφωνα με το κύκλωμα εφαρμογής και δεν συνιστάται η τακτοποίησή τους σύμφωνα με τη σειρά PIN. Συνιστάται η ταξινόμηση των μονάδων στο σύμβολο κατά τη σχεδίαση, έτσι ώστε η ροή του σήματος να είναι καθαρή κατά τη σχεδίαση του σχηματικού.
• Τυποποίηση σχηματικής ονομασίας δικτύου: Η σχηματική ονομασία δικτύου σημάτων πρέπει να είναι τυποποιημένη. Για παράδειγμα, η μονάδα ισχύος υποδεικνύει την τάση τροφοδοσίας και το σήμα ελέγχου υποδεικνύει την κατεύθυνση ροής του σήματος.
• Αυτοέλεγχος και αμοιβαίος έλεγχος σχηματικών: Αφού συμπληρώσετε το σχηματικό, ελέγξτε πρώτα τον εαυτό σας:
  • Ελέγξτε τη συνδεσιμότητα δικτύου για να δείτε εάν υπάρχουν δίκτυα ενός σημείου, διαρροές δικτύου κ.λπ.
  • Εάν το περιθώριο σχεδιασμού κυκλώματος πληροί τις απαιτήσεις σχεδιασμού, όπως εάν η τάση μεταφοράς ρεύματος των αντιστάσεων, των πυκνωτών και των πηνίων πληροί τις προϋποθέσεις.
  • Ελέγξτε την προδιαγραφή σχεδιασμού, δηλαδή εάν η ονομασία του δικτύου είναι τυποποιημένη και εάν η κατεύθυνση ροής του σήματος είναι σωστά επισημασμένη.
  • Ελέγξτε για ορισμένα βασικά σφάλματα, όπως σφάλματα σύνδεσης δικτύου, συνδέσεις που λείπουν, στοιχεία που λείπουν κ.λπ.
  • Σχηματικός αμοιβαίος έλεγχος: Ζητήστε βοήθεια από άλλους μηχανικούς για τον έλεγχο, επειδή η σκέψη όλων είναι περιορισμένη και μέσω άλλων, μπορείτε να βρείτε προβλήματα που δεν μπορείτε να βρείτε μόνοι σας και μπορείτε επίσης να βρείτε τα δικά σας γνωστικά λάθη.

Η ορθότητα του σχηματικού εξαρτάται κυρίως από τον συντάκτη και ο συντάκτης είναι και το υπεύθυνο μέρος. Εδώ είναι μια καλή εμπειρία που νομίζω ότι είναι να επανεξετάσουμε το σχηματικό επανειλημμένα. Συχνά είναι δυνατό να βρεθούν πολλά σφάλματα ή μη τυπικά σχέδια που δεν μπορούν να βρεθούν διαφορετικά, αναθεωρώντας το σχηματικό περισσότερες από τρεις φορές. Το να διαβάζεις ένα βιβλίο εκατό φορές είναι το νόημά του, και αυτή είναι η ίδια αρχή.

Κοινή χρήση εμπειρίας μηχανικού κυκλώματος υλικού

Ο σχεδιασμός PCB είναι η φυσική υλοποίηση των κυκλωμάτων υλικού και αποτελεί τον φορέα των κυκλωμάτων υλικού. Μετά την παραγωγή και την επεξεργασία, το PCBA συναρμολογείται τελικά με τη δομή του προϊόντος. Οι ιδέες και οι μέθοδοι σχεδιασμού του περιλαμβάνουν κυρίως:

• Ο σχεδιασμός PCB απαιτεί προσεκτική ανάλυση της δομής
• Ο σχεδιασμός PCB απαιτεί μεγάλη προβολή εικόνας

Στις περισσότερες περιπτώσεις, ο σχεδιασμός PCB περιστρέφεται γύρω από έναν πυρήνα CPU και σε πιο σύνθετες περιπτώσεις, υπάρχουν διπλοί πυρήνες, με τον έναν να είναι ο κύριος πυρήνας και ο άλλος ο δευτερεύων πυρήνας. Τα άλλα κυκλώματα στην πλακέτα μπορούν να ονομαστούν περιφερειακό κύκλωμα αυτής της CPU. Υπάρχουν περιφερειακά κυκλώματα που διασφαλίζουν το ελάχιστο περιφερειακό κύκλωμα συστήματος της CPU, περιφερειακά κυκλώματα για επέκταση λειτουργίας και περιφερειακά κυκλώματα για αμοιβαία επικοινωνία κ.λπ. Μόνο με την κατανόηση των μορφών κυκλώματος, των λειτουργιών κυκλώματος και της πυκνότητας της δρομολόγησης PCB μεταξύ των μονάδων μπορείτε να έχουν σαφή κατανόηση της διάταξης PCB, που είναι αυτό που ονομάζω προβολή μεγάλης εικόνας.

Πολλοί μηχανικοί που μόλις ξεκινούν στο σχεδιασμό PCB συχνά δεν έχουν βασική κατανόηση της κατανομής των κυκλωμάτων PCB, των μορφών κυκλωμάτων και του συνολικού πλαισίου κυκλώματος. Νομίζουν ότι όσο όλα τα ηλεκτρονικά εξαρτήματα είναι τοποθετημένα στην πλακέτα PCB και οι γραμμές είναι συνδεδεμένες, όλα θα πάνε καλά. Προφανώς, αυτού του είδους η σκέψη είναι εσφαλμένη. Για απλές σανίδες, μια τέτοια επεξεργασία μπορεί να μην προκαλέσει προβλήματα.

Ωστόσο, για πολύπλοκες πλακέτες με πολλά εξαρτήματα, αυτή η προσέγγιση θα οδηγήσει τελικά σε προβλήματα. Θα διαπιστώσετε ότι χωρίς καλή συνολική εικόνα, η δρομολόγηση PCB θα μπερδευτεί, τα εξαρτήματα που πρέπει να τοποθετηθούν κοντά δεν μπορούν να τοποθετηθούν μεταξύ τους λόγω αλόγιστης χρήσης του χώρου και δεν μπορούν να τοποθετηθούν στο τέλος. Αυτό οδηγεί σε προβλήματα όπως το κέλυφος της δομής που δεν μπορεί να φιλοξενήσει τα εξαρτήματα PCB, γεγονός που με τη σειρά του αναγκάζει τον μηχανικό υλικού να διαγράψει κυκλώματα.

Ή εξαρτήματα μπορούν να τοποθετηθούν στο κέλυφος, αλλά η δρομολόγηση δεν μπορεί να ολοκληρωθεί, επομένως οι κανόνες δρομολόγησης πρέπει να θυσιαστούν και οι αρχικά παχιές γραμμές πρέπει να αλλάξουν σε λεπτές γραμμές, με αποτέλεσμα να μην επαρκεί το ρεύμα για να περάσει το PCB. ανεπαρκής απόσταση μεταξύ ευαίσθητων γραμμών σήματος, με αποτέλεσμα παρεμβολές σήματος μεταξύ σημάτων. Τα εξαρτήματα είναι πολύ γεμάτα, με αποτέλεσμα παρεμβολές, μειωμένη αυτοματοποίηση των εργασιών παραγωγής και επεξεργασίας, δυσκολία στη συντήρηση και την επανεπεξεργασία και άλλα προβλήματα.

Τελικά, διάφορες ηλεκτρικές παράμετροι και δείκτες υλικού του προϊόντος δεν μπορούν να ικανοποιήσουν τις απαιτήσεις σχεδιασμού και το κόστος παραγωγής και επεξεργασίας του πίνακα είναι πολύ υψηλότερο από το αρχικό κόστος.

Εν ολίγοις, ο σχεδιασμός της πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος (PCB) απαιτεί τη διάταξη των εξαρτημάτων και της καλωδίωσης που λαμβάνει πλήρως υπόψη τις λειτουργικές απαιτήσεις, την ηλεκτρομαγνητική συμβατότητα, την παραγωγή και την επεξεργασία κ.λπ., και επίσης λαμβάνει υπόψη την μεταγενέστερη συντήρηση και αναβάθμιση, έτσι ώστε το κύκλωμα να μπορεί να σχεδιαστεί ώστε να είναι λογικό, εύκολο στην παραγωγή και την επεξεργασία και εύκολο στην επισκευή και την αναβάθμιση.

Για μια πιο ολοκληρωμένη ανασκόπηση της παραγωγής, χρησιμοποιήστε αυτό το άρθρο μαζί με τη διάταξη προστασίας από υπερένταση και την πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος ελεγχόμενης σύνθετης αντίστασης κατά τον έλεγχο των απαιτήσεων στοίβαξης, συναρμολόγησης ή δοκιμής.