Hårdvarukretsdesignidéer

Analys av krav på hårdvarukretsdesign

Innan ett produktprojekt påbörjas är det avgörande att analysera produkten för att bestämma dess positionering och funktionella underavdelningar. Denna analys hjälper till att förfina och klassificera kraven, vilket leder till en kravlista som fungerar som grunden för produktdesign och uppgiftsindelning.

När kravlistan är klarlagd måste ingenjörer bestämma vilka funktioner som ska implementeras i hårdvara och vilka i mjukvara. Hårdvaruimplementeringskraven förfinas sedan ytterligare för att specificera kretsarna som kommer att implementera dessa funktioner.

Kravanalys och förfining är centrala för design av hårdvarukretsar, eftersom alla hårdvarukretsar är designade utifrån dessa krav. Denna analys förtydligar valet av hårdvarulösningar, och under denna process kan hårdvarulösningen typiskt fastställas.

Val av hårdvarukretslösning

När flera lösningar kan uppnå samma funktion är en jämförelse och analys av dessa lösningar nödvändig:

• Kostnadsskillnad jämförelse av lösningar: Detta innebär att jämföra materialkostnad, FoU-kostnader, kostnader för att använda kompletterande kretsar och bearbetningskostnader.
• Mognadsjämförelse av lösningar: Att välja mellan nya och mogna lösningar är avgörande, särskilt när projektplanerna är snäva.
• Prestandafördelar jämförelse av lösningar: Att förstå vilka prestandaaspekter man ska fokusera på är viktigt för att lyfta fram produktens fördelar och fokusera på nyckelindikatorer.
• Andra stödaspekter av lösningen: För lösningar som är beroende av leverantörer bör samarbete med leverantörer beaktas vid val av lösning.

Val av lösningar påverkar produktens prestanda och kvalitet avsevärt och är en nyckelaspekt i hårdvarudesign. För produkter med nya funktioner kan val av produktlösningar referera till prototyper av liknande produkter på marknaden, vilket sparar tid och hjälper till att hitta motsvarande mogna lösningar mer exakt.

Hårdvarukretsdesignschema

Hårdvarukretsdesignschemat organiserar kretsens logik. Genom detta schema kan produktens logik, signalflödet och funktionella kortanslutningar analyseras i detalj.

För komplexa projekt är den schematiska designen avgörande. Det möjliggör kontroll av saknade produktfunktioner, korrekt signalflöde och noggrant logiskt val. Dessutom lägger den grunden för den schematiska designen, vilket säkerställer en tydlig förståelse under designprocessen.

Kraftträdets design, ett osynligt schema i kretsen, är också viktigt. Många problem uppstår från otillräckliga designmarginaler för strömförsörjningen, vilket leder till onormal strömförsörjning. Att förstå effektkraven för varje modul, sammanfatta dem och utforma dem som en helhet är avgörande.

Schematisk och PCB-design av hårdvarukretsar

Schematisk design är grunden och nyckeln till hela hårdvaruproduktdesignen. För att säkerställa korrektheten av den schematiska designen bör följande punkter säkerställas:

• Standardisering av schematisk ritning: När du ritar symboler för nya enheter ska de ritas enligt applikationskretsen, och det rekommenderas inte att ordna dem enligt PIN-sekvenser. Det rekommenderas att klassificera modulerna i symbolen vid ritning, så att signalflödet kan vara tydligt vid ritning av schemat.
• Standardisering av schematisk nätverksnamngivning: Schematisk namngivning av signalnätverk måste standardiseras. Till exempel indikerar kraftmodulen strömförsörjningsspänningen och styrsignalen indikerar signalflödets riktning.
• Självkontroll och ömsesidig kontroll av scheman: Efter att ha slutfört schemat, självkontrollera först:
  • Kontrollera nätverksanslutning för att se om det finns enpunktsnätverk, nätverksläckor etc.
  • Huruvida kretsdesignmarginalen uppfyller designkraven, till exempel om den strömförande spänningen hos motstånd, kondensatorer och induktorer uppfyller villkoren.
  • Kontrollera designspecifikationen, det vill säga om nätverksnamnet är standardiserat och om signalflödesriktningen är korrekt markerad.
  • Kontrollera om det finns några grundläggande fel, som nätverksanslutningsfel, saknade anslutningar, saknade komponenter, etc.
  • Schematisk ömsesidig kontroll: Be andra ingenjörer om hjälp med att kontrollera, eftersom allas tänkande är begränsat, och genom andra kan du hitta problem som du inte kan hitta själv, och du kan också hitta dina egna kognitiva fel.

Riktigheten av schemat beror huvudsakligen på den som upprättar, och den som har skrivit är också ansvarig. Här är en bra erfarenhet som jag tror är att granska schemat upprepade gånger. Det är ofta möjligt att hitta många fel eller icke-standardiserade konstruktioner som inte kan hittas på annat sätt genom att granska schemat mer än tre gånger. Att läsa en bok hundra gånger är dess innebörd, och det är samma princip.

Erfarenhetsdelning för maskinvarukretstekniker

PCB-design är den fysiska realiseringen av hårdvarukretsar och är bäraren av hårdvarukretsar. Efter produktion och bearbetning, PCBA är slutligen monterad med produktstrukturen. Dess designidéer och metoder inkluderar huvudsakligen:

• PCB-design kräver noggrann analys av strukturen
• PCB-design kräver en stor bildvy

I de flesta fall kretsar PCB-designen kring en CPU-kärna, och i mer komplexa fall finns det dubbla kärnor, där en är huvudkärnan och den andra är den sekundära kärnan. De andra kretsarna på kortet kan kallas den perifera kretsen för denna CPU. Det finns perifera kretsar för att säkerställa minsta systemperiferikrets för CPU, perifera kretsar för funktionsexpansion och perifera kretsar för ömsesidig kommunikation, etc. Endast genom att förstå kretsformerna, kretsfunktionerna och tätheten av PCB-routing mellan moduler kan du ha en klar förståelse för PCB-layouten, vilket är vad jag kallar den stora bilden.

Många ingenjörer som precis har börjat med PCB-design har ofta ingen grundläggande förståelse för fördelningen av PCB-kretsar, kretsformer och det övergripande kretsramverket. De tror att så länge alla elektroniska komponenter är placerade på PCB-kortet och ledningarna är anslutna så kommer allt att bli bra. Uppenbarligen är den här typen av tänkande felaktigt. För enkla brädor kan sådan behandling inte orsaka problem.

Men för komplexa kort med många komponenter kommer detta tillvägagångssätt så småningom att leda till problem. Du kommer att upptäcka att utan en bra översikt kommer kretskortets routing att vara trassligt, komponenter som måste placeras tätt kan inte placeras ihop på grund av orimligt utrymmesutnyttjande och de kan inte placeras i slutändan. Detta leder till problem som att strukturskalet inte kan ta emot PCB-komponenterna, vilket i sin tur tvingar hårdvaruingenjören att radera kretsar.

Eller så kan komponenter placeras i skalet, men routningen kan inte slutföras, så routingreglerna måste offras, och de ursprungligen tjocka linjerna måste ändras till tunna linjer, vilket resulterar i otillräcklig ström för PCB:n att passera igenom; otillräckligt avstånd mellan känsliga signallinjer, vilket resulterar i signalinterferens mellan signaler; komponenter är för trånga, vilket resulterar i störningar, minskad automatisering av produktions- och bearbetningsoperationer, svårigheter med underhåll och omarbetning och andra problem.

I slutändan kan olika elektriska parametrar och hårdvaruindikatorer för produkten inte uppfylla designkraven, och styrelsens produktions- och bearbetningskostnader är mycket högre än den ursprungliga kostnaden.

Kort sagt, den PCB-design kräver utformning av komponenter och ledningar som fullt ut tar hänsyn till funktionskraven, elektromagnetisk kompatibilitet, produktion och bearbetning, etc., och beaktar även senare underhåll och uppgradering, så att kretsen kan utformas för att vara rimlig, lätt att producera och bearbeta , och lätt att reparera och uppgradera.

För en mer fullständig produktionsöversikt, använd den här artikeln tillsammans med överströmsskyddslayout och kontrollerad impedans-kretskort vid kontroll av staplings-, monterings- eller testkrav.