Pomysły na projektowanie obwodów sprzętowych

Analiza wymagań projektowych obwodów sprzętowych

Przed rozpoczęciem jakiegokolwiek projektu produktu, kluczowe jest przeanalizowanie produktu w celu określenia jego pozycjonowania i podziałów funkcjonalnych. Ta analiza pomaga w dopracowaniu i sklasyfikowaniu wymagań, co prowadzi do listy wymagań, która służy jako podstawa do projektowania produktu i podziału zadań.

Po wyjaśnieniu listy wymagań inżynierowie muszą zdecydować, które funkcje zostaną zaimplementowane w sprzęcie, a które w oprogramowaniu. Następnie wymagania dotyczące implementacji sprzętu są dalej udoskonalane, aby określić obwody, które zaimplementują te funkcje.

Analiza wymagań i udoskonalenie są kluczowe dla projektowania obwodów sprzętowych, ponieważ wszystkie obwody sprzętowe są projektowane w oparciu o te wymagania. Ta analiza wyjaśnia wybór rozwiązań sprzętowych, a podczas tego procesu można zazwyczaj określić rozwiązanie sprzętowe.

Wybór rozwiązania obwodu sprzętowego

Jeżeli tę samą funkcję można osiągnąć za pomocą wielu rozwiązań, konieczne jest porównanie i analiza tych rozwiązań:

• Porównanie różnic kosztów rozwiązań:Polega to na porównaniu kosztów materiałów, kosztów prac badawczo-rozwojowych, kosztów stosowania obwodów uzupełniających i kosztów przetwarzania.
• Porównanie dojrzałości rozwiązańWybór pomiędzy nowymi a dojrzałymi rozwiązaniami jest kluczowy, zwłaszcza gdy harmonogramy projektów są napięte.
• Porównanie zalet wydajnościowych rozwiązań:Zrozumienie, na których aspektach wydajności należy się skupić, jest istotne, aby podkreślić zalety produktu i skupić się na kluczowych wskaźnikach.
• Inne aspekty wsparcia rozwiązania:W przypadku rozwiązań zależnych od dostawców, przy wyborze rozwiązania należy wziąć pod uwagę współpracę z dostawcami.

Wybór rozwiązania znacząco wpływa na wydajność i jakość produktu i jest kluczowym aspektem projektowania sprzętu. W przypadku produktów z nowymi funkcjami wybór rozwiązań produktu może odnosić się do prototypów podobnych produktów na rynku, oszczędzając czas i pomagając w dokładniejszym znalezieniu odpowiednich dojrzałych rozwiązań.

Schemat projektu obwodu sprzętowego

Schemat projektu obwodu sprzętowego organizuje logikę obwodu. Za pomocą tego schematu można szczegółowo przeanalizować logikę produktu, przepływ sygnału i połączenia funkcjonalne płyty.

W przypadku złożonych projektów schematyczny projekt jest kluczowy. Umożliwia sprawdzenie brakujących funkcji produktu, prawidłowego przepływu sygnału i dokładnego wyboru logicznego. Ponadto stanowi podstawę dla schematycznego projektu, zapewniając jasne zrozumienie w trakcie procesu projektowania.

Projekt drzewa zasilania, niewidoczny schemat w obwodzie, jest również niezbędny. Wiele problemów wynika z niewystarczających marginesów projektowych zasilacza, co prowadzi do nieprawidłowego zasilania. Zrozumienie wymagań dotyczących zasilania każdego modułu, podsumowanie ich i zaprojektowanie ich jako całości jest kluczowe.

Projektowanie schematów i PCB obwodów sprzętowych

Projekt schematyczny jest podstawą i kluczem całego projektu produktu sprzętowego. Aby zapewnić poprawność projektu schematycznego, należy zadbać o następujące punkty:

• Standaryzacja rysunków schematycznych: Podczas rysowania symboli dla nowych urządzeń należy je rysować zgodnie z obwodem aplikacji i nie zaleca się układania ich zgodnie z sekwencjami PIN. Zaleca się klasyfikowanie modułów w symbolu podczas rysowania, aby przepływ sygnału był jasny podczas rysowania schematu.
• Standaryzacja schematycznego nazewnictwa sieciowego: Schematyczne nazewnictwo sieci sygnałowych musi zostać ujednolicone. Na przykład moduł zasilania wskazuje napięcie zasilania, a sygnał sterujący wskazuje kierunek przepływu sygnału.
• Samodzielne i wzajemne sprawdzanie schematów:Po ukończeniu schematu należy najpierw dokonać samodzielnej kontroli:
  • Sprawdź łączność sieciową, aby wykryć sieci jednopunktowe, wycieki sieciowe itp.
  • Czy margines projektowy obwodu spełnia wymagania projektowe, np. czy napięcie przewodzenia prądu rezystorów, kondensatorów i cewek spełnia warunki.
  • Sprawdź specyfikację projektu, tj. czy nazewnictwo sieci jest znormalizowane i czy kierunek przepływu sygnału jest prawidłowo oznaczony.
  • Sprawdź, czy nie występują podstawowe błędy, takie jak błędy połączenia sieciowego, brakujące połączenia, brakujące komponenty itp.
  • Schematyczna wzajemna kontrola: Poproś innych inżynierów o pomoc w sprawdzeniu, ponieważ myślenie każdego z nas jest ograniczone, a dzięki innym możesz znaleźć problemy, których nie potrafisz znaleźć samodzielnie, a także możesz znaleźć własne błędy poznawcze.

Poprawność schematu zależy głównie od autora, a autor jest również stroną odpowiedzialną. Oto dobre doświadczenie, które myślę, że polega na wielokrotnym przeglądaniu schematu. Często można znaleźć wiele błędów lub niestandardowych projektów, których nie można znaleźć inaczej, przeglądając schemat więcej niż trzy razy. Przeczytanie książki sto razy to jej znaczenie, a to jest ta sama zasada.

Inżynierowie obwodów sprzętowych dzielą się doświadczeniem

Projektowanie PCB to fizyczna realizacja obwodów sprzętowych i nośnik obwodów sprzętowych. Po produkcji i przetworzeniu, PCBA jest ostatecznie zmontowany ze strukturą produktu. Jego pomysły projektowe i metody obejmują głównie:

• Projektowanie PCB wymaga starannej analizy struktury
• Projektowanie PCB wymaga spojrzenia z szerszej perspektywy

W większości przypadków projekt PCB obraca się wokół rdzenia procesora, a w bardziej złożonych przypadkach występują dwa rdzenie, z których jeden jest rdzeniem głównym, a drugi rdzeniem pomocniczym. Pozostałe obwody na płycie można nazwać obwodem peryferyjnym tego procesora. Istnieją obwody peryferyjne zapewniające minimalny obwód peryferyjny systemu procesora, obwody peryferyjne do rozbudowy funkcji i obwody peryferyjne do wzajemnej komunikacji itp. Tylko poprzez zrozumienie form obwodów, funkcji obwodów i gęstości trasowania PCB między modułami można uzyskać jasne zrozumienie układu PCB, co nazywam widokiem całościowym.

Wielu inżynierów, którzy dopiero zaczynają swoją przygodę z projektowaniem PCB, często nie ma podstawowej wiedzy na temat dystrybucji obwodów PCB, form obwodów i ogólnej struktury obwodów. Uważają, że dopóki wszystkie komponenty elektroniczne są umieszczone na płytce PCB, a linie są połączone, wszystko będzie w porządku. Oczywiście, takie myślenie jest nieprawidłowe. W przypadku prostych płytek takie podejście może nie powodować problemów.

Jednak w przypadku złożonych płytek z wieloma komponentami takie podejście ostatecznie doprowadzi do problemów. Odkryjesz, że bez dobrego ogólnego widoku, trasowanie PCB będzie splątane, komponenty, które muszą być umieszczone blisko siebie, nie mogą być umieszczone razem z powodu nierozsądnego wykorzystania przestrzeni i nie mogą być umieszczone na końcu. Prowadzi to do problemów, takich jak powłoka strukturalna, która nie jest w stanie pomieścić komponentów PCB, co z kolei zmusza inżyniera sprzętu do usuwania obwodów.

Można też umieścić komponenty w obudowie, ale nie można dokończyć trasowania, więc zasady trasowania muszą zostać poświęcone, a pierwotnie grube linie muszą zostać zmienione na cienkie, co skutkuje niewystarczającym natężeniem prądu dla płytki drukowanej; niewystarczającym odstępem między wrażliwymi liniami sygnałowymi, co powoduje zakłócenia sygnałów między sygnałami; zbyt dużym stłoczeniem komponentów, co powoduje zakłócenia, zmniejszoną automatyzację operacji produkcyjnych i przetwórczych, trudnościami w konserwacji i przeróbkach oraz innymi problemami.

Ostatecznie różne parametry elektryczne i wskaźniki sprzętowe produktu nie spełniają wymagań projektowych, a koszty produkcji i przetwarzania płytki są znacznie wyższe od pierwotnego kosztu.

W skrócie, Projekt PCB wymaga układu komponentów i okablowania, który w pełni uwzględnia wymagania funkcjonalne, kompatybilność elektromagnetyczną, produkcję i przetwarzanie itp., a także bierze pod uwagę późniejszą konserwację i modernizację, tak aby obwód mógł być zaprojektowany tak, aby był rozsądny, łatwy do produkcji i przetwarzania, a także łatwy do naprawy i modernizacji.

Aby uzyskać pełniejszy przegląd produkcji, skorzystaj z tego artykułu obok układ zabezpieczenia nadprądowego oraz PCB o kontrolowanej impedancji podczas sprawdzania wymagań dotyczących stosu, montażu lub testowania.