Ontwerpideeën voor hardwarecircuits

Analyse van ontwerpvereisten voor hardwarecircuits

Voordat u een productproject start, is het van cruciaal belang om het product te analyseren om de positionering en functionele onderverdelingen ervan te bepalen. Deze analyse helpt bij het verfijnen en classificeren van de eisen, wat leidt tot een eisenlijst die als basis dient voor het productontwerp en de taakverdeling.

Zodra de eisenlijst is opgehelderd, moeten ingenieurs beslissen welke functies in hardware en welke in software zullen worden geïmplementeerd. De hardware-implementatievereisten worden vervolgens verder verfijnd om de circuits te specificeren die deze functies zullen implementeren.

Analyse en verfijning van vereisten staan ​​centraal bij het ontwerp van hardwarecircuits, aangezien alle hardwarecircuits zijn ontworpen op basis van deze vereisten. Deze analyse verduidelijkt de selectie van hardwareoplossingen en tijdens dit proces kan doorgaans de hardwareoplossing worden bepaald.

Selectie van hardwarecircuitoplossing

Wanneer meerdere oplossingen dezelfde functie kunnen bereiken, is een vergelijking en analyse van deze oplossingen noodzakelijk:

• Vergelijking van kostenverschillen van oplossingen: Dit omvat het vergelijken van de kosten van materialen, R&D-kosten, kosten voor het gebruik van complementaire circuits en verwerkingskosten.
• Volwassenheidsvergelijking van oplossingen: Kiezen tussen nieuwe en volwassen oplossingen is cruciaal, vooral als de projectschema's krap zijn.
• Prestatievoordelen vergelijking van oplossingen: Begrijpen op welke prestatieaspecten u zich moet concentreren, is belangrijk om de voordelen van het product te benadrukken en u te concentreren op de belangrijkste indicatoren.
• Andere ondersteunende aspecten van de oplossing: Voor oplossingen die afhankelijk zijn van leveranciers moet samenwerking met leveranciers worden overwogen bij het kiezen van de oplossing.

De selectie van oplossingen heeft een aanzienlijke invloed op de prestaties en kwaliteit van het product en is een belangrijk aspect van hardwareontwerp. Voor producten met nieuwe functies kan het selecteren van productoplossingen verwijzen naar prototypes van vergelijkbare producten op de markt, waardoor tijd wordt bespaard en de bijbehorende volwassen oplossingen nauwkeuriger kunnen worden gevonden.

Schema voor hardwarecircuitontwerp

Het ontwerpschema van het hardwarecircuit organiseert de logica van het circuit. Via dit schema kunnen de logica van het product, de signaalstroom en de functionele bordverbindingen in detail worden geanalyseerd.

Bij complexe projecten is het schematisch ontwerp cruciaal. Hiermee kunt u controleren op ontbrekende productfuncties, de juiste signaalstroom en nauwkeurige logische selectie. Bovendien legt het de basis voor het schematische ontwerp, waardoor een duidelijk begrip tijdens het ontwerpproces wordt gegarandeerd.

Ook het power tree-ontwerp, een onzichtbaar schema in de schakeling, is essentieel. Veel problemen komen voort uit onvoldoende ontwerpmarges van de stroomvoorziening, wat leidt tot een abnormale stroomvoorziening. Het is van cruciaal belang om de stroomvereisten van elke module te begrijpen, deze samen te vatten en ze als geheel te ontwerpen.

Schematisch en PCB-ontwerp van hardwarecircuits

Schematisch ontwerp is de basis en de sleutel van het gehele hardwareproductontwerp. Om de juistheid van het schematische ontwerp te garanderen, moeten de volgende punten worden gewaarborgd:

• Standaardisatie van schematische tekeningen: Bij het tekenen van symbolen voor nieuwe apparaten moeten ze worden getekend volgens het toepassingscircuit, en het wordt niet aanbevolen om ze te rangschikken volgens PIN-reeksen. Het wordt aanbevolen om de modules tijdens het tekenen in het symbool te classificeren, zodat de signaalstroom duidelijk kan zijn bij het tekenen van het schema.
• Standaardisatie van schematische netwerknaamgeving: Schematische signaalnetwerknaamgeving moet worden gestandaardiseerd. De voedingsmodule geeft bijvoorbeeld de voedingsspanning aan en het stuursignaal geeft de richting van de signaalstroom aan.
• Zelfcontrole en wederzijdse controle van schema's: Na voltooiing van het schema eerst zelfcontrole uitvoeren:
  • Controleer de netwerkconnectiviteit om te zien of er single-point-netwerken, netwerklekken, enz. zijn.
  • Of de ontwerpmarge van het circuit voldoet aan de ontwerpvereisten, zoals of de stroomvoerende spanning van weerstanden, condensatoren en inductoren aan de voorwaarden voldoet.
  • Controleer de ontwerpspecificatie, dat wil zeggen of de netwerknaamgeving gestandaardiseerd is en of de richting van de signaalstroom correct is gemarkeerd.
  • Controleer op enkele basisfouten, zoals netwerkverbindingsfouten, ontbrekende verbindingen, ontbrekende componenten, enz.
  • Schematische wederzijdse controle: Vraag andere ingenieurs om hulp bij het controleren, omdat ieders denkvermogen beperkt is, en via anderen kun je problemen vinden die je zelf niet kunt vinden, en je kunt ook je eigen cognitieve fouten vinden.

De juistheid van het schema hangt vooral af van de opsteller, en de opsteller is tevens de verantwoordelijke partij. Hier is een goede ervaring, denk ik, om het schema herhaaldelijk te herzien. Het is vaak mogelijk om veel fouten of niet-standaard ontwerpen te vinden die anders niet gevonden kunnen worden door het schema meer dan drie keer te bekijken. Een boek honderd keer lezen is de betekenis ervan, en dit is hetzelfde principe.

Ervaringen delen van hardwarecircuitingenieurs

PCB-ontwerp is de fysieke realisatie van hardwarecircuits en is de drager van hardwarecircuits. Na productie en verwerking, PCBA wordt uiteindelijk samengesteld met de productstructuur. De ontwerpideeën en -methoden omvatten voornamelijk:

• PCB-ontwerp vereist een zorgvuldige analyse van de structuur
• PCB-ontwerp vereist een groot beeld

In de meeste gevallen draait het PCB-ontwerp om een ​​CPU-kern, en in complexere gevallen zijn er dubbele kernen, waarbij de ene de hoofdkern is en de andere de secundaire kern. De overige circuits op het bord kunnen het randcircuit van deze CPU worden genoemd. Er zijn randcircuits om het minimale systeemrandcircuit van de CPU te garanderen, randcircuits voor functie-uitbreiding en randcircuits voor onderlinge communicatie, enz. Alleen door de circuitvormen, circuitfuncties en de dichtheid van PCB-routing tussen modules te begrijpen, kunt u een duidelijk begrip hebben van de PCB-indeling, wat ik het grote geheel noem.

Veel ingenieurs die net beginnen met PCB-ontwerp hebben vaak geen basiskennis van de distributie van PCB-circuits, circuitvormen en het algehele circuitframework. Ze denken dat zolang alle elektronische componenten op de printplaat worden geplaatst en de lijnen worden aangesloten, alles in orde zal zijn. Het is duidelijk dat dit soort denken onjuist is. Voor eenvoudige planken mag een dergelijke behandeling geen problemen veroorzaken.

Voor complexe borden met veel componenten zal deze aanpak echter uiteindelijk tot problemen leiden. U zult merken dat zonder een goed totaaloverzicht de PCB-routering in de war raakt, dat componenten die dicht bij elkaar moeten worden geplaatst, niet bij elkaar kunnen worden geplaatst vanwege onredelijk ruimtegebruik, en dat ze uiteindelijk niet kunnen worden geplaatst. Dit leidt tot problemen zoals het feit dat de structuuromhulling de PCB-componenten niet kan huisvesten, wat op zijn beurt de hardware-ingenieur dwingt om circuits te verwijderen.

Of er kunnen componenten in de schaal worden geplaatst, maar de routing kan niet worden voltooid, dus moeten de routingregels worden opgeofferd en moeten de oorspronkelijk dikke lijnen worden veranderd in dunne lijnen, waardoor er onvoldoende stroom is voor de PCB om er doorheen te gaan; onvoldoende afstand tussen gevoelige signaallijnen, resulterend in signaalinterferentie tussen signalen; componenten zijn te druk, wat resulteert in interferentie, verminderde automatisering van productie- en verwerkingsactiviteiten, problemen bij onderhoud en herbewerking, en andere problemen.

Uiteindelijk kunnen verschillende elektrische parameters en hardware-indicatoren van het product niet aan de ontwerpvereisten voldoen en zijn de productie- en verwerkingskosten van het bord veel hoger dan de oorspronkelijke kosten.

In het kort, de PCB-ontwerp vereist de lay-out van componenten en bedrading waarbij volledig rekening wordt gehouden met de functionele vereisten, elektromagnetische compatibiliteit, productie en verwerking, enz., en ook rekening wordt gehouden met het latere onderhoud en de upgrade, zodat het circuit zo kan worden ontworpen dat het redelijk, gemakkelijk te produceren en te verwerken is en gemakkelijk te repareren en te upgraden.

Voor een completere productbeschrijving kunt u dit artikel erbij gebruiken. overstroombeveiligingslay-out en PCB met gecontroleerde impedantie bij het controleren van de opbouw, assemblage of testvereisten.