Ідеї ​​дизайну апаратних схем

Аналіз вимог до конструкції схеми апаратного забезпечення

Перед початком будь-якого проекту продукту важливо проаналізувати продукт, щоб визначити його позиціонування та функціональні підрозділи. Цей аналіз допомагає уточнювати та класифікувати вимоги, створюючи список вимог, який служить основою для розробки продукту та розподілу завдань.

Після уточнення списку вимог інженери повинні вирішити, які функції будуть реалізовані апаратно, а які програмно. Потім вимоги до апаратної реалізації додатково уточнюються, щоб визначити схеми, які будуть реалізовувати ці функції.

Аналіз вимог і уточнення є центральними для проектування апаратних схем, оскільки всі апаратні схеми розроблені на основі цих вимог. Цей аналіз уточнює вибір апаратних рішень, і під час цього процесу зазвичай можна визначити апаратне рішення.

Вибір рішення апаратної схеми

Якщо кілька рішень можуть досягти однієї функції, необхідно порівняти та проаналізувати ці рішення:

• Порівняння різниці вартості рішень: Це передбачає порівняння вартості матеріалів, витрат на дослідження та розробки, витрат на використання додаткових схем і витрат на обробку.
• Порівняння зрілості розчинів: Вибір між новими та зрілими рішеннями має вирішальне значення, особливо коли графіки проектів щільні.
• Порівняння продуктивності рішень: Важливо розуміти, на яких аспектах ефективності слід зосередитися, щоб підкреслити переваги продукту та зосередитися на ключових показниках.
• Інші аспекти підтримки рішення: Для рішень, що залежать від постачальників, при виборі рішення слід враховувати співпрацю з постачальниками.

Вибір рішення суттєво впливає на продуктивність і якість продукту та є ключовим аспектом проектування обладнання. Для продуктів з новими функціями вибір рішень для продуктів може посилатися на прототипи аналогічних продуктів на ринку, що економить час і допомагає точніше знайти відповідні зрілі рішення.

Схема апаратної схеми

Схема апаратної схеми організовує логіку схеми. За допомогою цієї схеми можна детально проаналізувати логіку продукту, потік сигналу та функціональні з’єднання плат.

Для складних проектів принципова схема має вирішальне значення. Це дозволяє перевірити відсутність функцій продукту, правильний потік сигналу та точний логічний вибір. Крім того, він закладає основу для схемного проекту, забезпечуючи чітке розуміння під час процесу проектування.

Конструкція дерева потужності, невидима схема в схемі, також є важливою. Багато проблем виникають через недостатні конструктивні запаси джерела живлення, що призводить до ненормального живлення. Важливо розуміти вимоги до потужності кожного модуля, підсумовувати їх і проектувати як єдине ціле.

Схеми та друковані плати апаратних схем

Схематичне проектування є основою та ключем до проектування всього обладнання. Для забезпечення правильності схемотехнічного проекту слід забезпечити наступні моменти:

• Стандартизація схематичного креслення: При малюванні символів для нових пристроїв їх слід малювати відповідно до схеми застосування, і не рекомендується розташовувати їх відповідно до послідовностей PIN-коду. Рекомендується класифікувати модулі в символі під час малювання, щоб потік сигналу був зрозумілим під час малювання схеми.
• Стандартизація схематичного іменування мережі: Назви схемної сигнальної мережі необхідно стандартизувати. Наприклад, силовий модуль вказує напругу живлення, а керуючий сигнал вказує напрямок потоку сигналу.
• Самоперевірка та взаємоперевірка схем: Після завершення схеми спочатку перевірте себе:
  • Перевірте підключення до мережі, щоб побачити, чи є одноточкові мережі, витоки мережі тощо.
  • Чи відповідає проектний запас схеми проектним вимогам, наприклад, чи відповідає напруга струму резисторів, конденсаторів і індукторів умовам.
  • Перевірте специфікацію конструкції, тобто чи стандартизовано іменування мережі та чи правильно позначено напрямок потоку сигналу.
  • Перевірте наявність основних помилок, таких як помилки підключення до мережі, відсутність з’єднань, відсутність компонентів тощо.
  • Схема взаємної перевірки: попросіть інших інженерів про допомогу в перевірці, тому що мислення кожного обмежене, і через інших ви можете знайти проблеми, які не можете знайти самостійно, а також можете знайти власні когнітивні помилки.

Правильність схемотехніки залежить головним чином від розробника, а розробник також є відповідальною стороною. Ось хороший досвід, я вважаю, це повторний перегляд схеми. Часто можна знайти багато помилок або нестандартних конструкцій, які неможливо знайти інакше, переглядаючи схему більше трьох разів. Прочитати книгу сто разів – її сенс, і це той самий принцип.

Обмін досвідом інженера апаратного забезпечення

Дизайн друкованої плати є фізичною реалізацією апаратних схем і є носієм апаратних схем. Після виробництва та обробки, PCBA остаточно збирається зі структурою продукту. Його дизайнерські ідеї та методи в основному включають:

• Проектування друкованої плати вимагає ретельного аналізу структури
• Дизайн друкованої плати вимагає великого перегляду зображення

У більшості випадків конструкція друкованої плати базується на ядрі процесора, а в більш складних випадках існують подвійні ядра, одне з яких є основним, а інше – вторинним. Інші схеми на платі можна назвати периферійною схемою цього процесора. Існують периферійні схеми, які забезпечують мінімальну системну периферійну схему центрального процесора, периферійні схеми для розширення функцій і периферійні схеми для взаємного зв’язку тощо. Тільки розуміючи форми схем, функції схем і щільність маршрутизації друкованих плат між модулями, ви можете мати чітке розуміння компонування друкованої плати, що я називаю загальною картинкою.

Багато інженерів, які тільки починають проектувати друковані плати, часто не мають базового розуміння розподілу схем друкованих плат, форм схем і загальної структури схеми. Вони думають, що поки всі електронні компоненти розміщені на друкованій платі та підключені лінії, все буде добре. Очевидно, що така думка є неправильною. Для простих дощок така обробка може не викликати проблем.

Однак для складних плат із багатьма компонентами такий підхід з часом призведе до проблем. Ви побачите, що без гарного загального вигляду маршрутизація друкованої плати буде заплутаною, компоненти, які потрібно розмістити близько, неможливо розмістити разом через нерозумне використання простору, і їх неможливо розмістити в кінці. Це призводить до таких проблем, як оболонка конструкції, яка не може вмістити компоненти друкованої плати, що, у свою чергу, змушує інженера апаратного забезпечення видаляти схеми.

Або компоненти можна помістити в оболонку, але маршрутизація не може бути завершена, тому потрібно пожертвувати правилами маршрутизації, а початкові товсті лінії потрібно змінити на тонкі, що призведе до недостатнього струму для проходження друкованої плати; недостатня відстань між чутливими сигнальними лініями, що призводить до перешкод між сигналами; компоненти занадто переповнені, що призводить до перешкод, зниження автоматизації виробничих і обробних операцій, труднощів у обслуговуванні та переробці та інших проблем.

Зрештою, різні електричні параметри та апаратні показники виробу не можуть відповідати вимогам дизайну, а витрати на виробництво та обробку плати значно вищі за початкову вартість.

Коротше кажучи, Дизайн друкованої плати вимагає компонування компонентів і електропроводки, яке повністю враховує функціональні вимоги, електромагнітну сумісність, виробництво та обробку тощо, а також враховує подальше технічне обслуговування та модернізацію, щоб схему можна було спроектувати розумно, легко у виробництві та обробці , легко ремонтувати й оновлювати.

Для повнішого огляду виробництва використовуйте цю статтю разом із схема захисту від перевантаження по струму та друкована плата з контрольованим імпедансом під час перевірки вимог до укладання, складання або тестування.