Ideas de diseño de circuitos de hardware

Análisis de requisitos de diseño de circuitos de hardware

Antes de iniciar cualquier proyecto de producto, es fundamental analizar el producto para determinar su posicionamiento y subdivisiones funcionales. Este análisis ayuda a refinar y clasificar los requisitos, lo que conduce a una lista de requisitos que sirve como base para el diseño del producto y la división de tareas.

Una vez aclarada la lista de requisitos, los ingenieros deben decidir qué funciones se implementarán en el hardware y cuáles en el software. Luego, los requisitos de implementación del hardware se refinan aún más para especificar los circuitos que implementarán estas funciones.

El análisis y el refinamiento de los requisitos son fundamentales para el diseño de circuitos de hardware, ya que todos los circuitos de hardware se diseñan en función de estos requisitos. Este análisis aclara la selección de soluciones de hardware y, durante este proceso, normalmente se puede determinar la solución de hardware.

Selección de solución de circuito de hardware

Cuando varias soluciones pueden lograr la misma función, es necesario comparar y analizar estas soluciones:

• Comparación de diferencias de costos de soluciones.: Esto implica comparar el costo de los materiales, los costos de I + D, los costos de uso de circuitos complementarios y los costos de procesamiento.
• Comparación de madurez de soluciones.: Elegir entre soluciones nuevas y maduras es crucial, especialmente cuando los cronogramas de los proyectos son ajustados.
• Comparación de ventajas de rendimiento de soluciones: Es importante comprender en qué aspectos del rendimiento centrarse para resaltar las ventajas del producto y centrarse en los indicadores clave.
• Otros aspectos de soporte de la solución: Para soluciones que dependen de proveedores, se debe considerar la cooperación con los proveedores al elegir la solución.

La selección de soluciones afecta significativamente el rendimiento y la calidad del producto y es un aspecto clave del diseño de hardware. Para productos con nuevas funciones, la selección de soluciones de productos puede hacer referencia a prototipos de productos similares en el mercado, lo que ahorra tiempo y ayuda a encontrar las soluciones maduras correspondientes con mayor precisión.

Esquema de diseño del circuito de hardware

El esquema de diseño del circuito de hardware organiza la lógica del circuito. A través de este esquema, se puede analizar en detalle la lógica del producto, el flujo de señales y las interconexiones funcionales de la placa.

Para proyectos complejos, el diseño esquemático es crucial. Permite comprobar si faltan funciones del producto, el flujo de señal correcto y una selección lógica precisa. Además, sienta las bases para el diseño esquemático, asegurando una comprensión clara durante el proceso de diseño.

También es fundamental el diseño del árbol de energía, un esquema invisible en el circuito. Muchos problemas surgen de márgenes de diseño insuficientes de la fuente de alimentación, lo que lleva a un suministro de energía anormal. Comprender los requisitos de energía de cada módulo, resumirlos y diseñarlos como un todo es crucial.

Diseño esquemático y de PCB de circuitos de hardware.

El diseño esquemático es la base y la clave de todo el diseño de un producto de hardware. Para garantizar la exactitud del diseño esquemático, se deben garantizar los siguientes puntos:

• Estandarización del dibujo esquemático.: Al dibujar símbolos para dispositivos nuevos, se deben dibujar según el circuito de la aplicación y no se recomienda organizarlos según secuencias de PIN. Se recomienda clasificar los módulos en el símbolo durante el dibujo, para que el flujo de señal pueda ser claro al dibujar el esquema.
• Estandarización de la denominación de redes esquemáticas.: Es necesario estandarizar la denominación esquemática de la red de señales. Por ejemplo, el módulo de potencia indica el voltaje de la fuente de alimentación y la señal de control indica la dirección del flujo de la señal.
• Autocomprobación y comprobación mutua de esquemas.: Después de completar el esquema, primero realice una autocomprobación:
  • Verifique la conectividad de la red para ver si hay redes de un solo punto, fugas de red, etc.
  • Si el margen de diseño del circuito cumple con los requisitos de diseño, como si el voltaje que transporta corriente de resistencias, condensadores e inductores cumple con las condiciones.
  • Verifique la especificación de diseño, es decir, si la denominación de la red está estandarizada y si la dirección del flujo de señal está marcada correctamente.
  • Verifique algunos errores básicos, como errores de conexión de red, conexiones faltantes, componentes faltantes, etc.
  • Verificación mutua esquemática: solicite ayuda a otros ingenieros para verificar, porque el pensamiento de todos es limitado y, a través de otros, puede encontrar problemas que no puede encontrar usted mismo y también puede encontrar sus propios errores cognitivos.

La exactitud del esquema depende principalmente del redactor, y el redactor también es la parte responsable. Creo que una buena experiencia es revisar el esquema repetidamente. A menudo es posible encontrar muchos errores o diseños no estándar que no se pueden encontrar de otra manera revisando el esquema más de tres veces. Leer un libro cien veces es su significado, y este es el mismo principio.

Intercambio de experiencias de ingenieros de circuitos de hardware

El diseño de PCB es la realización física de circuitos de hardware y es el portador de circuitos de hardware. Después de la producción y el procesamiento, PCBA Finalmente se ensambla con la estructura del producto. Sus ideas y métodos de diseño incluyen principalmente:

• El diseño de PCB requiere un análisis cuidadoso de la estructura
• El diseño de PCB requiere una visión general

En la mayoría de los casos, el diseño de PCB gira en torno a un núcleo de CPU y, en casos más complejos, hay núcleos duales, uno de los cuales es el núcleo principal y el otro el núcleo secundario. Los otros circuitos de la placa se pueden denominar circuito periférico de esta CPU. Hay circuitos periféricos para garantizar el circuito periférico mínimo del sistema de la CPU, circuitos periféricos para expansión de funciones y circuitos periféricos para comunicación mutua, etc. Solo comprendiendo las formas de los circuitos, las funciones de los circuitos y la densidad del enrutamiento de PCB entre módulos se pueden tener una comprensión clara del diseño de la PCB, que es lo que yo llamo la vista general.

Muchos ingenieros que recién comienzan en el diseño de PCB a menudo no tienen una comprensión básica de la distribución de los circuitos de PCB, las formas de los circuitos y el marco general del circuito. Piensan que mientras todos los componentes electrónicos estén colocados en la placa PCB y las líneas estén conectadas, todo estará bien. Obviamente, este tipo de pensamiento es incorrecto. Para tablas simples, es posible que dicho tratamiento no cause problemas.

Sin embargo, para placas complejas con muchos componentes, este enfoque eventualmente generará problemas. Descubrirá que sin una buena vista general, el enrutamiento de la PCB se enredará, los componentes que deben colocarse muy juntos no se pueden colocar juntos debido a una utilización irrazonable del espacio y no se pueden colocar al final. Esto genera problemas como que la estructura no puede acomodar los componentes de la PCB, lo que a su vez obliga al ingeniero de hardware a eliminar circuitos.

O se pueden colocar componentes en la carcasa, pero el enrutamiento no se puede completar, por lo que se deben sacrificar las reglas de enrutamiento y las líneas originalmente gruesas se deben cambiar a líneas delgadas, lo que resulta en una corriente insuficiente para que pase la PCB; espacio insuficiente entre líneas de señales sensibles, lo que resulta en interferencias de señales entre señales; Los componentes están demasiado abarrotados, lo que resulta en interferencias, reducción de la automatización de las operaciones de producción y procesamiento, dificultad en el mantenimiento y retrabajo, y otros problemas.

Al final, varios parámetros eléctricos e indicadores de hardware del producto no pueden cumplir con los requisitos de diseño, y los costos de producción y procesamiento de la placa son mucho más altos que el costo original.

En resumen, el Diseño de PCB Requiere un diseño de componentes y cableado que considere plenamente los requisitos funcionales, la compatibilidad electromagnética, la producción y el procesamiento, etc., y también considere el mantenimiento y la actualización posteriores, de modo que el circuito pueda diseñarse para que sea razonable, fácil de producir y procesar. , y fácil de reparar y actualizar.

Para una revisión de producción más completa, utilice este artículo junto con Diseño de protección contra sobrecorriente y PCB de impedancia controlada al verificar los requisitos de apilamiento, ensamblaje o prueba.