Ideoita laitteiston piirien suunnitteluun

Laitteiston piirien suunnitteluvaatimusten analyysi

Ennen kuin aloitat minkä tahansa tuoteprojektin, on tärkeää analysoida tuote sen sijainnin ja toiminnallisten osa-alueiden määrittämiseksi. Tämä analyysi auttaa vaatimusten tarkentamisessa ja luokittelussa, jolloin syntyy vaatimuslista, joka toimii pohjana tuotesuunnittelulle ja tehtävänjaolle.

Kun vaatimuslista on selvitetty, insinöörien on päätettävä, mitkä toiminnot toteutetaan laitteistossa ja mitkä ohjelmistossa. Laitteiston toteutusvaatimuksia tarkennetaan sitten edelleen määrittämään piirit, jotka toteuttavat nämä toiminnot.

Vaatimusanalyysi ja tarkentaminen ovat keskeisiä laitteistopiirien suunnittelussa, koska kaikki laitteistopiirit suunnitellaan näiden vaatimusten perusteella. Tämä analyysi selventää laitteistoratkaisujen valintaa ja tämän prosessin aikana laitteistoratkaisu voidaan tyypillisesti määrittää.

Laitteistopiirin ratkaisun valinta

Kun useat ratkaisut voivat saavuttaa saman toiminnon, näiden ratkaisujen vertailu ja analysointi on tarpeen:

• Ratkaisujen kustannuserojen vertailu: Tämä sisältää materiaalikustannusten, T&K-kustannusten, täydentävien piirien käyttökustannusten ja käsittelykustannusten vertailun.
• Ratkaisujen kypsyysvertailu: Valinta uusien ja kypsien ratkaisujen välillä on ratkaisevan tärkeää, varsinkin kun projektien aikataulut ovat tiukat.
• Ratkaisujen suorituskyky-etujen vertailu: On tärkeää ymmärtää, mihin suorituskykynäkökohtiin keskittyä, jotta voidaan korostaa tuotteen etuja ja keskittyä avainindikaattoreihin.
• Ratkaisun muut tukinäkökohdat: Toimittajista riippuvaisissa ratkaisuissa tulee harkita yhteistyötä toimittajien kanssa ratkaisua valittaessa.

Ratkaisuvalinta vaikuttaa merkittävästi tuotteen suorituskykyyn ja laatuun ja on keskeinen osa laitteistosuunnittelua. Uusilla toiminnoilla varustettujen tuotteiden osalta tuoteratkaisuja valittaessa voidaan viitata markkinoilla olevien vastaavien tuotteiden prototyyppeihin, mikä säästää aikaa ja auttaa löytämään vastaavia kypsiä ratkaisuja tarkemmin.

Laitteiston piirin suunnittelukaavio

Laitteistopiirin suunnittelukaavio järjestää piirin logiikan. Tämän kaavion avulla voidaan analysoida yksityiskohtaisesti tuotteen logiikkaa, signaalivirtaa ja toiminnallisia levyliitäntöjä.

Monimutkaisissa projekteissa kaavamainen suunnittelu on ratkaisevan tärkeää. Sen avulla voidaan tarkistaa puuttuvat tuotetoiminnot, oikea signaalivirta ja tarkka looginen valinta. Lisäksi se luo pohjan kaavamaiselle suunnittelulle ja varmistaa selkeän ymmärryksen suunnitteluprosessin aikana.

Tehopuun rakenne, näkymätön kaavio piirissä, on myös olennainen. Monet ongelmat johtuvat virtalähteen riittämättömistä suunnittelumarginaaleista, mikä johtaa epänormaaliin virtalähteeseen. Kunkin moduulin tehovaatimusten ymmärtäminen, yhteenvedon tekeminen ja niiden suunnittelu kokonaisuutena on ratkaisevan tärkeää.

Laitteistopiirien kaaviomainen ja piirilevysuunnittelu

Kaaviosuunnittelu on koko laitteistotuotesuunnittelun perusta ja avain. Kaaviosuunnittelun oikeellisuuden varmistamiseksi on varmistettava seuraavat kohdat:

• Kaavapiirustuksen standardointi: Uusien laitteiden symboleja piirrettäessä ne tulee piirtää sovelluspiirin mukaan, eikä niitä ole suositeltavaa järjestää PIN-sekvenssien mukaan. Moduulit on suositeltavaa luokitella symboliin piirtämisen aikana, jotta signaalin kulku voi olla selkeä piirrettäessä kaaviota.
• Kaavamaisen verkon nimeämisen standardointi: Kaavamainen signaaliverkon nimeäminen on standardoitava. Esimerkiksi tehomoduuli ilmaisee virtalähteen jännitteen ja ohjaussignaali signaalin virtauksen suunnan.
• Kaavioiden itsetarkastus ja keskinäinen tarkastus: Kun olet suorittanut kaavion, tarkista ensin itse:
  • Tarkista verkkoyhteydet nähdäksesi, onko yhden pisteen verkkoja, verkkovuotoja jne.
  • Täyttääkö piirin suunnittelumarginaali suunnitteluvaatimukset, kuten vastaako vastusten, kondensaattoreiden ja induktorien virransyöttö ehtoja.
  • Tarkista suunnitteluspesifikaatio, eli onko verkon nimeäminen standardoitu ja onko signaalin virtaussuunta merkitty oikein.
  • Tarkista joitain perusvirheitä, kuten verkkoyhteysvirheitä, puuttuvia yhteyksiä, puuttuvia komponentteja jne.
  • Kaaviollinen keskinäinen tarkistus: Pyydä tarkistukseen apua muilta insinööreiltä, ​​sillä kaikkien ajattelu on rajallista ja muiden kautta voi löytää ongelmia, joita et löydä itse, ja voit löytää myös omia kognitiivisia virheitäsi.

Kaavion oikeellisuus riippuu pääasiassa laatijasta ja laatija on myös vastuuhenkilö. Tässä on mielestäni hyvä kokemus tarkistaa kaavio toistuvasti. Usein on mahdollista löytää monia virheitä tai epätyypillisiä suunnitelmia, joita ei muuten löydy, katsomalla kaaviota useammin kuin kolme kertaa. Kirjan lukeminen sata kertaa on sen tarkoitus, ja tämä on sama periaate.

Hardware Circuit Engineer -kokemusten jakaminen

PCB-suunnittelu on laitteistopiirien fyysinen toteutus ja laitteistopiirien kantaja. Tuotannon ja käsittelyn jälkeen PCBA kootaan lopulta tuoterakenteen kanssa. Sen suunnitteluideoita ja -menetelmiä ovat pääasiassa:

• Piirilevyn suunnittelu vaatii huolellista rakenteen analysointia
• Piirilevysuunnittelu vaatii ison kuvan

Useimmissa tapauksissa PCB-suunnittelu pyörii CPU-ytimen ympärillä, ja monimutkaisemmissa tapauksissa on kaksi ydintä, joista toinen on pääydin ja toinen toissijainen ydin. Muita levyn piirejä voidaan kutsua tämän CPU:n oheispiireiksi. Oheispiirit varmistavat CPU:n vähimmäisjärjestelmän oheispiirin, oheispiirit toimintojen laajentamiseen ja oheispiirit keskinäiseen viestintään jne. Vain ymmärtämällä piirien muodot, piirien toiminnot ja moduulien välisen piirilevyn reitityksen tiheyden voit saada selkeän käsityksen PCB-asettelusta, jota kutsun iso kuvanäkymäksi.

Monilla insinööreillä, jotka ovat vasta aloittamassa piirilevysuunnittelua, ei useinkaan ole perusymmärrystä PCB-piirien jakautumisesta, piirimuodoista ja yleisestä piirikehyksestä. He ajattelevat, että niin kauan kuin kaikki elektroniset komponentit on sijoitettu piirilevylle ja johdot kytketty, kaikki on hyvin. Selvästikin tällainen ajattelutapa on väärin. Yksinkertaisille levyille tällainen käsittely ei välttämättä aiheuta ongelmia.

Kuitenkin monimutkaisille levyille, joissa on monia komponentteja, tämä lähestymistapa johtaa lopulta ongelmiin. Huomaat, että ilman hyvää kokonaiskuvaa piirilevyjen reititys sotkeutuu, tiiviisti sijoitettavat komponentit eivät voi sijoittaa yhteen kohtuuttoman tilankäytön vuoksi, eikä niitä voi sijoittaa loppuun. Tämä johtaa ongelmiin, kuten siihen, että rakennekuori ei pysty sovittamaan piirilevykomponentteja, mikä puolestaan ​​pakottaa laitteistosuunnittelijan poistamaan piirejä.

Tai komponentteja voidaan sijoittaa kuoreen, mutta reititystä ei voida suorittaa loppuun, joten reitityssäännöt on uhrattava ja alun perin paksut viivat on vaihdettava ohuiksi viivoiksi, mikä johtaa riittämättömään virtaan piirilevyn läpikulkuun; riittämätön etäisyys herkkien signaalilinjojen välillä, mikä johtaa signaalien väliseen häiriöön; komponentit ovat liian täynnä, mikä aiheuttaa häiriöitä, tuotannon ja prosessoinnin automatisoinnin heikkenemistä, huolto- ja korjausvaikeuksia ja muita ongelmia.

Loppujen lopuksi tuotteen erilaiset sähköparametrit ja laitteisto-indikaattorit eivät voi täyttää suunnitteluvaatimuksia, ja levyn tuotanto- ja käsittelykustannukset ovat paljon alkuperäisiä kustannuksia korkeammat.

Lyhyesti sanottuna PCB-suunnittelu edellyttää komponenttien ja johdotuksen sijoittelua, jossa otetaan täysin huomioon toiminnalliset vaatimukset, sähkömagneettinen yhteensopivuus, tuotanto ja käsittely jne. sekä otetaan huomioon myöhempi huolto ja päivitys, jotta piiri voidaan suunnitella järkeväksi, helposti valmistettavaksi ja prosessoitavaksi sekä helppo korjata ja päivittää.

Saat kattavamman tuotantokatsauksen käyttämällä tätä artikkelia rinnakkain ylivirtasuojauksen asettelu ja kontrolloitu impedanssipiirilevy pinoamis-, kokoonpano- tai testausvaatimuksia tarkistettaessa.