Idées de conception de circuits matériels

Analyse des exigences de conception des circuits matériels

Avant de lancer tout projet de produit, il est crucial d’analyser le produit pour déterminer son positionnement et ses subdivisions fonctionnelles. Cette analyse permet d'affiner et de classer les exigences, conduisant à une liste d'exigences qui sert de base à la conception du produit et à la répartition des tâches.

Une fois la liste des exigences clarifiée, les ingénieurs doivent décider quelles fonctions seront implémentées dans le matériel et lesquelles dans le logiciel. Les exigences de mise en œuvre matérielle sont ensuite affinées pour spécifier les circuits qui mettront en œuvre ces fonctions.

L'analyse et le perfectionnement des exigences sont au cœur de la conception des circuits matériels, car tous les circuits matériels sont conçus sur la base de ces exigences. Cette analyse clarifie la sélection des solutions matérielles et, au cours de ce processus, la solution matérielle peut généralement être déterminée.

Sélection de solutions de circuits matériels

Lorsque plusieurs solutions peuvent réaliser la même fonction, une comparaison et une analyse de ces solutions sont nécessaires :

• Comparaison des différences de coûts des solutions: Il s'agit de comparer le coût des matériaux, les coûts de R&D, les coûts d'utilisation de circuits complémentaires et les coûts de transformation.
• Comparaison de maturité des solutions: Choisir entre des solutions nouvelles et matures est crucial, surtout lorsque les calendriers de projet sont serrés.
• Comparaison des avantages en termes de performances des solutions: Comprendre sur quels aspects de performance se concentrer est important pour mettre en valeur les avantages du produit et se concentrer sur les indicateurs clés.
• Autres aspects de support de la solution: Pour les solutions dépendantes des fournisseurs, la coopération avec les fournisseurs doit être envisagée lors du choix de la solution.

La sélection de la solution a un impact significatif sur les performances et la qualité du produit et constitue un aspect clé de la conception du matériel. Pour les produits dotés de nouvelles fonctions, la sélection de solutions produits peut se référer à des prototypes de produits similaires sur le marché, ce qui permet de gagner du temps et d'aider à trouver plus précisément les solutions matures correspondantes.

Schéma de conception de circuits matériels

Le schéma de conception du circuit matériel organise la logique du circuit. Grâce à ce schéma, la logique du produit, le flux du signal et les interconnexions fonctionnelles des cartes peuvent être analysés en détail.

Pour les projets complexes, la conception schématique est cruciale. Il permet de vérifier les fonctions manquantes du produit, le flux de signal correct et une sélection logique précise. De plus, il jette les bases de la conception schématique, garantissant une compréhension claire pendant le processus de conception.

La conception de l’arbre de puissance, un schéma invisible dans le circuit, est également essentielle. De nombreux problèmes proviennent de marges de conception insuffisantes de l’alimentation électrique, conduisant à une alimentation électrique anormale. Comprendre les besoins en énergie de chaque module, les résumer et les concevoir dans leur ensemble est crucial.

Conception schématique et PCB des circuits matériels

La conception schématique est la base et la clé de toute la conception du produit matériel. Pour garantir l'exactitude de la conception schématique, les points suivants doivent être assurés :

• Standardisation du dessin schématique: Lors du dessin de symboles pour de nouveaux appareils, ils doivent être dessinés en fonction du circuit d'application et il n'est pas recommandé de les disposer selon des séquences de broches. Il est recommandé de classer les modules dans le symbole lors du dessin, afin que le flux du signal puisse être clair lors du dessin du schéma.
• Standardisation de la dénomination schématique des réseaux: La dénomination schématique du réseau de signaux doit être standardisée. Par exemple, le module d'alimentation indique la tension d'alimentation et le signal de commande indique la direction du flux du signal.
• Auto-vérification et vérification mutuelle des schémas: Après avoir terminé le schéma, effectuez d'abord une auto-vérification :
  • Vérifiez la connectivité réseau pour voir s'il existe des réseaux à point unique, des fuites de réseau, etc.
  • Si la marge de conception du circuit répond aux exigences de conception, par exemple si la tension de courant des résistances, des condensateurs et des inductances répond aux conditions.
  • Vérifiez les spécifications de conception, c'est-à-dire si la dénomination du réseau est standardisée et si la direction du flux du signal est correctement marquée.
  • Recherchez certaines erreurs de base, telles que les erreurs de connexion réseau, les connexions manquantes, les composants manquants, etc.
  • Vérification mutuelle schématique : demandez de l'aide à d'autres ingénieurs pour vérifier, car la pensée de chacun est limitée et, grâce aux autres, vous pouvez trouver des problèmes que vous ne pouvez pas trouver vous-même, et vous pouvez également trouver vos propres erreurs cognitives.

L’exactitude du schéma dépend principalement du rédacteur, qui est également la partie responsable. Voici, je pense, une bonne expérience consiste à revoir le schéma à plusieurs reprises. Il est souvent possible de trouver de nombreuses erreurs ou conceptions non standard qui ne pourraient pas être détectées autrement en examinant le schéma plus de trois fois. Lire cent fois un livre, c'est son sens, et c'est le même principe.

Partage d'expérience d'ingénieur en circuits matériels

La conception de PCB est la réalisation physique de circuits matériels et constitue le support des circuits matériels. Après production et transformation, PCBA est finalement assemblé avec la structure du produit. Ses idées et méthodes de conception comprennent principalement :

• La conception de PCB nécessite une analyse minutieuse de la structure
• La conception de PCB nécessite une vue d’ensemble

Dans la plupart des cas, la conception des PCB s'articule autour d'un cœur de processeur, et dans les cas plus complexes, il existe des doubles cœurs, l'un étant le cœur principal et l'autre le cœur secondaire. Les autres circuits de la carte peuvent être appelés circuits périphériques de ce processeur. Il existe des circuits périphériques pour assurer le circuit périphérique minimum du système du CPU, des circuits périphériques pour l'extension des fonctions et des circuits périphériques pour la communication mutuelle, etc. Ce n'est qu'en comprenant les formes des circuits, les fonctions des circuits et la densité du routage des PCB entre les modules que vous pourrez avoir une compréhension claire de la disposition du PCB, ce que j'appelle la vue d'ensemble.

De nombreux ingénieurs qui débutent dans la conception de circuits imprimés n'ont souvent pas une compréhension de base de la distribution des circuits PCB, des formes de circuits et de la structure globale des circuits. Ils pensent que tant que tous les composants électroniques sont placés sur la carte PCB et que les lignes sont connectées, tout ira bien. Évidemment, ce genre de réflexion est incorrect. Pour les planches simples, un tel traitement peut ne pas poser de problèmes.

Cependant, pour les cartes complexes comportant de nombreux composants, cette approche finira par entraîner des problèmes. Vous constaterez que sans une bonne vue d'ensemble, le routage du PCB sera emmêlé, les composants qui doivent être placés étroitement ne peuvent pas être placés ensemble en raison d'une utilisation déraisonnable de l'espace, et ils ne peuvent pas être placés à la fin. Cela entraîne des problèmes tels que l'incapacité de la structure à accueillir les composants du PCB, ce qui oblige l'ingénieur matériel à supprimer des circuits.

Ou bien les composants peuvent être placés dans la coque, mais le routage ne peut pas être terminé, les règles de routage doivent donc être sacrifiées et les lignes initialement épaisses doivent être remplacées par des lignes fines, ce qui entraîne un courant insuffisant pour le passage du PCB ; espacement insuffisant entre les lignes de signaux sensibles, entraînant des interférences entre les signaux ; les composants sont trop encombrés, ce qui entraîne des interférences, une automatisation réduite des opérations de production et de traitement, des difficultés de maintenance et de reprise, et d'autres problèmes.

En fin de compte, divers paramètres électriques et indicateurs matériels du produit ne peuvent pas répondre aux exigences de conception, et les coûts de production et de traitement de la carte sont bien supérieurs au coût initial.

En bref, le Conception de PCB nécessite une disposition des composants et du câblage qui prend pleinement en compte les exigences fonctionnelles, la compatibilité électromagnétique, la production et le traitement, etc., et prend également en compte la maintenance et la mise à niveau ultérieures, de sorte que le circuit puisse être conçu pour être raisonnable, facile à produire et à traiter , et facile à réparer et à mettre à niveau.

Pour une analyse de production plus complète, consultez cet article en complément. schéma de protection contre les surintensités et PCB à impédance contrôlée lors de la vérification de l'empilage, de l'assemblage ou des exigences de test.