ການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນຂະບວນການຂອງການວາງແຜນ, ການທົດສອບ ແລະ ການສ້າງຫມວດທີ່ເຮັດວຽກສະເພາະ. ມັນກ່ຽວຂ້ອງກັບການກໍານົດຂໍ້ຮຽກຮ້ອງ, ການເລືອກພາກສ່ວນທີ່ໄວ້ໃຈໄດ້, ການສ້າງແບບແຜນ, ການจําลองປະສິດທິພາບ ແລະ ການທົດສອບການອອກແບບສຸດທ້າຍ. ໂດຍການເຮັດຕາມຂັ້ນຕອນທີ່ລະມັດລະວັງ ຫມວດຈະປອດໄພ ມີປະສິດທິພາບ ແລະໄວ້ວາງໃຈໄດ້. ບົດຄວາມນີ້ໃຫ້ຂໍ້ມູນລາຍລະອຽດກ່ຽວກັບແຕ່ລະຂັ້ນຕອນຂອງຂັ້ນຕອນການອອກແບບ.
ຄ1. ພາບລວມຂອງການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ຄ2. ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງຕໍ່ລາຍລະອຽດເຕັກນິກ
ຄ3. ສະຖາປະນິກລະບົບ ແລະ ການອອກແບບ Block Diagram
ຄ4. ສ່ວນປະກອບພື້ນຖານໃນການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ຄ5. ການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ການຄັດເລືອກສ່ວນປະກອບໃນການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ຄ6. ປະເພດຂອງການจําลองຫມວດໃນແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ຄ7. ການສົ່ງພະລັງງານ ແລະ ຄວາມຊື່ສັດຂອງສັນຍານໃນການອອກແບບຫມວດ
ຄ8. ແບບແຜນ PCB ໃນການອອກແບບຫມວດ
ຄ9. ການອອກແບບແບບແຜນ ແລະ ERC ໃນການພັດທະນາຫມວດ
ຄ10. ການທົດສອບຫມວດ ແລະ ການກວດສອບ
ຄ11. ສະຫລຸບ
ຄ12. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ
ພາບລວມຂອງການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນຂະບວນການວາງແຜນແລະສ້າງຫມວດທີ່ສາມາດເຮັດວຽກສະເພາະໄດ້. ມັນ ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍ ການ ທົດ ລອງ ເລັກ ນ້ອຍ ຢູ່ ເທິງ ຕຽງ ເຂົ້າຈີ່ ຫລື ຜ່ານ ຄອມ ພິວ ເຕີ ເພື່ອ ກວດກາ ເບິ່ງ ວ່າ ແນວ ຄິດ ນັ້ນ ໃຊ້ ໄດ້ ຫລື ບໍ່. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ການອອກແບບຈະຖືກແຕ້ມໃນແຜນທີ່ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າແຕ່ລະສ່ວນຕິດຕໍ່ກັນແນວໃດ. ການອອກແບບຖືກຖ່າຍທອດໄປສູ່ແຜ່ນຫມວດພິມ (PCB) ເຊິ່ງສາມາດຜະລິດແລະປະກອບເຂົ້າເປັນລະບົບທີ່ເຮັດວຽກໄດ້.
ຂະບວນການນີ້ມັກຈະປະກອບດ້ວຍສັນຍານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ຫມວດ analog ເຮັດວຽກກັບສັນຍານທີ່ສະດວກແລະຕໍ່ເນື່ອງ, ໃນຂະນະທີ່ຫມວດ digital ເຮັດວຽກກັບສັນຍານທີ່ປ່ຽນລະຫວ່າງສອງສະພາບ. ບາງຄັ້ງ, ທັງສອງຖືກປະກອບເຂົ້າກັນໃນແບບດຽວກັນເພື່ອເຮັດໃຫ້ລະບົບສົມບູນຫຼາຍຂຶ້ນ.
ເປົ້າຫມາຍຂອງການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກແມ່ນເພື່ອສ້າງຜະລິດຕະພັນສຸດທ້າຍທີ່ບໍ່ພຽງແຕ່ໃຊ້ໄດ້ເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງໄວ້ວາງໃຈໄດ້ ແລະ ພ້ອມທີ່ຈະໃຊ້ໃນສະພາບຕົວຈິງ. ການອອກແບບຢ່າງລະມັດລະວັງຊ່ວຍໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າຫມວດຈະເຮັດວຽກຢ່າງຖືກຕ້ອງ, ຫມັ້ນຄົງແລະປະຕິບັດຕາມຂໍ້ຮຽກຮ້ອງເລື່ອງຄວາມປອດໄພ.
ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງຕໍ່ລາຍລະອຽດເຕັກນິກ
| ປະເພດ | ຕົວຢ່າງລາຍລະອຽດ |
|---|---|
| ໄຟຟ້າ | Input voltage: 5–12 V, Current draw: <1 A, Bandwidth: 10 MHz |
| ເວລາ | Latency < 50 ns, Clock jitter < 2 ps |
| ສິ່ງແວດລ້ອມ | ເຮັດວຽກ -40°C ເຖິງ +85°C, ຄວາມຊຸ່ມເຢັນ 90% |
| ເຄື່ອງຈັກ | ຂະຫນາດ PCB: 40 × 40 mm, ນ້ໍາຫນັກ < 20 g |
| ການປະຕິບັດຕາມ | ຕ້ອງບັນລຸ CE/FCC, EMC Class B |
| ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ/ການຜະລິດ | BOM ລາຄາ <\$5, ຜົນຜະລິດປະກອບ >95% |
ສະຖາປະນິກລະບົບ ແລະ ການອອກແບບ Block Diagram
ຮູບພາບນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນໂຄງສ້າງຫຼັກຂອງລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກໂດຍການແບ່ງອອກເປັນລະບົບຍ່ອຍທີ່ເຊື່ອມຕໍ່ກັນ. ລະບົບຍ່ອຍພະລັງງານສະຫນອງພະລັງງານທີ່ຫມັ້ນຄົງຜ່ານຖ່ານ, ເຄື່ອງປ່ຽນແປງ DC-DC ແລະ regulators, ເປັນພື້ນຖານສໍາລັບ block ອື່ນໆ. ຢູ່ໃຈກາງແມ່ນລະບົບຄວບຄຸມ, ຊຶ່ງມີຈຸນລະຊີບ, FPGA ຫຼື processor ທີ່ຮັບຜິດຊອບໃນການຈັດການກັບການຫລັ່ງໄຫລຂອງຂໍ້ມູນແລະການຕັດສິນໃຈ.
ລະບົບຍ່ອຍ Analog ຈັດການກັບສັນຍານໃນໂລກຈິງໂດຍໃຊ້ sensors, amplifiers ແລະ filters, ໃນຂະນະທີ່ Digital I / O ເຮັດໃຫ້ການສື່ສານກັບອຸປະກອນພາຍນອກຜ່ານມາດຕະຖານເຊັ່ນ USB, SPI, UART, CAN ແລະ Ethernet. Clocking & Timing block ທີ່ແຍກກັນເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການປະສານງານກັບ oscillators, PLL ແລະ ການເດີນທາງທີ່ຖືກຕ້ອງສໍາລັບປະສິດທິພາບຂອງ jitter ຕໍ່າ.
ເພື່ອຮັກສາຄວາມໄວ້ວາງໃຈໄດ້, Isolation Zones ຖືກເນັ້ນຫນັກ, ຊຶ່ງຮັກສາສັນຍານ digital ທີ່ມີສຽງດັງໃຫ້ໄກຈາກຫມວດ analog ທີ່ຮູ້ສຶກໄວ, ຫລຸດຜ່ອນການແຊກແຊງ ແລະ ປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງລະບົບ.
ສ່ວນປະກອບພື້ນຖານໃນການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ຕົວຕ້ານທານ
ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ໃຊ້ເພື່ອຈໍາກັດ ແລະ ຄວບຄຸມການໄຫຼຂອງກະແສໄຟຟ້າ. ໂດຍການເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານ, ເຂົາເຈົ້າເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າສ່ວນທີ່ຮູ້ສຶກໄວຂອງຫມວດບໍ່ໄດ້ຮັບຄວາມເສຍຫາຍຈາກກະແສໄຟຟ້າຫຼາຍເກີນໄປ.
ຕົວປະກອບ
ມັນເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນອຸປະກອນເກັບພະລັງງານນ້ອຍໆ. ມັນມີໄຟຟ້າແລະສາມາດປ່ອຍມັນອອກໄດ້ໄວເມື່ອຈໍາເປັນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບການເຮັດໃຫ້ voltage ຫມັ້ນຄົງ, ການຕອງສັນຍານ, ຫຼືການສະຫນອງພະລັງງານສັ້ນໆ.
Transistor
ມັນ ຮັບ ໃຊ້ ເປັນ switch ແລະ amplifiers. ມັນ ສາມາດ ເປີດ ຫລື ປິດ ກະ ແສ ຄື ກັນ ກັບ ປະຕູ ທີ່ ຄວບ ຄຸມ ຫລື ເຮັດ ໃຫ້ ສັນຍານ ອ່ອນ ແຮງ ຂຶ້ນ. Transistor ເປັນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງເຄື່ອງເອເລັກໂຕຣນິກສະໄຫມໃຫມ່ ເພາະມັນອະນຸຍາດໃຫ້ຫມວດດໍາເນີນການແລະຄວບຄຸມຂໍ້ມູນ.
Diodes
ຊີ້ ນໍາ ທິດ ທາງ ຂອງ ກະ ແສ. ມັນ ປ່ອຍ ໃຫ້ ກະແສໄຟຟ້າ ໄຫລ ໄປ ໃນ ທິດ ທາງ ດຽວ ເທົ່າ ນັ້ນ, ກີດ ກັນ ມັນ ໄວ້ ໃນ ອີກ ທາງ ຫນຶ່ງ. ສິ່ງນີ້ປົກປ້ອງຫມວດຈາກກະແສທີ່ອາດກໍ່ໃຫ້ເກີດຄວາມເສຍຫາຍ.
ການຄົ້ນຄວ້າ ແລະ ການຄັດເລືອກສ່ວນປະກອບໃນການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
ການພິຈາລະນາການດໍາເນີນງານ
ເມື່ອເລືອກສ່ວນຕ່າງໆສໍາລັບຫມວດ, ສິ່ງທໍາອິດທີ່ຕ້ອງກວດເບິ່ງແມ່ນປະສິດທິພາບ. ນີ້ ຫມາຍ ຄວາມ ວ່າ ການ ເບິ່ງ ວ່າ ສ່ວນ ປະກອບ ນັ້ນ ຈະ ປະພຶດ ແນວ ໃດ ໃນ ການ ອອກ ແບບ. ລາຍລະອຽດທີ່ຈໍາເປັນລວມເຖິງການເພີ່ມສຽງດັງ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ, ໃຊ້ພະລັງງານຫຼາຍສໍ່າໃດ ແລະຮັບມືກັບສັນຍານໄດ້ດີສໍ່າໃດ. ປັດໄຈ ເຫລົ່າ ນີ້ ຈະ ຕັດສິນ ໃຈ ວ່າ ຫມວດ ຈະ ທໍາ ງານ ຕາມ ທີ່ ຄວນ ເຮັດ ຫລື ບໍ່.
ການເລືອກແພັກເກດ
ແພັກເກດຂອງສ່ວນປະກອບແມ່ນວິທີທີ່ມັນຖືກສ້າງແລະຂະຫນາດ. ມັນມີຜົນກະທົບຕໍ່ວ່າມັນໃຊ້ບ່ອນຫວ່າງຫຼາຍສໍ່າໃດໃນກະດານ, ຄວາມຮ້ອນທີ່ສາມາດຮັບມື ແລະ ຄວາມງ່າຍທີ່ຈະວາງໄວ້ໃນລະຫວ່າງການປະກອບ. ແພັກເກດທີ່ນ້ອຍກວ່າຈະຊ່ວຍເຫຼືອບ່ອນຫວ່າງ, ໃນຂະນະທີ່ແພັກເກດທີ່ໃຫຍ່ກວ່າສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນແລະຮັບມືກັບຄວາມຮ້ອນໄດ້ດີກວ່າ. ການ ເລືອກ ແພັກເກດ ທີ່ ຖືກຕ້ອງ ຈະ ຊ່ອຍ ໃຫ້ ມີ ຄວາມ ສົມ ດຸນ ລະຫວ່າງ ຊ່ອງ ວ່າງ, ຄວາມ ຮ້ອນ ແລະ ຄວາມ ງ່າຍ ຂອງ ການ ໃຊ້.
ຄວາມພ້ອມແລະສາຍໂສ້ການສະຫນອງ
ມັນ ບໍ່ ພຽງພໍ ສໍາລັບ ພາກສ່ວນ ຫນຶ່ງ ທີ່ ຈະ ທໍາ ງານ ໄດ້ ດີ; ມັນ ຕ້ອງ ມີ ໄວ້ ໃຫ້ ເມື່ອ ຈໍາ ເປັນ. ເຈົ້າຄວນກວດເບິ່ງວ່າສາມາດຊື້ສ່ວນນັ້ນໄດ້ຈາກຜູ້ປະກອບຫຼາຍກວ່າຫນຶ່ງຄົນ ແລະຈະຍັງຜະລິດໄດ້ໃນອະນາຄົດຫຼືບໍ່. ສິ່ງ ນີ້ ຈະ ຫລຸດຜ່ອນ ຄວາມ ສ່ຽງ ຂອງ ການ ຊັກ ຊ້າ ຫລື ການ ອອກ ແບບ ໃຫມ່ ຖ້າ ຫາກ ພາກສ່ວນ ນັ້ນ ຍາກ ທີ່ ຈະ ຊອກ ຫາ ໄດ້.
ການປະຕິບັດຕາມກົດຫມາຍ ແລະ ມາດຕະຖານ
ເຄື່ອງ ເອ ເລັກ ໂທຣນິກ ຕ້ອງ ປະຕິບັດ ຕາມ ກົດ ສໍາລັບ ຄວາມ ປອດ ໄພ ແລະ ສະພາບ ແວດ ລ້ອມ. ສ່ວນ ຕ່າງໆ ມັກ ຈະ ຮຽກຮ້ອງ ໃຫ້ ບັນລຸ ມາດຕະຖານ ດັ່ງ ເຊັ່ນ RoHS, REACH ຫລື UL. ການອະນຸຍາດເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າສ່ວນປະກອບນັ້ນປອດໄພທີ່ຈະໃຊ້, ບໍ່ເປັນອັນຕະລາຍຕໍ່ສະພາບແວດລ້ອມ ແລະ ສາມາດຂາຍໄດ້ໃນຂົງເຂດຕ່າງໆ. ການປະຕິບັດຕາມເປັນສ່ວນສໍາຄັນໃນການເລືອກສ່ວນປະກອບ.
ຄວາມ ເຊື່ອ ຖື ແລະ ການ ຫລຸດ ຄຸນ ຄ່າ
ຄວາມໄວ້ວາງໃຈຫມາຍຄວາມວ່າສ່ວນປະກອບສາມາດເຮັດວຽກໄດ້ດົນປານໃດພາຍໃຕ້ການໃຊ້ປົກກະຕິ. ເພື່ອເຮັດໃຫ້ສ່ວນຕ່າງໆທົນທານໄດ້ດົນກວ່າ, ເຈົ້າຄວນຫຼີກລ່ຽງການບັງຄັບໃຫ້ມັນເກີນຂອບເຂດ. ການ ກະທໍາ ນີ້ ເອີ້ນ ວ່າ ການ ຫລຸດ ຄຸນຄ່າ. ໂດຍ ການ ໃຫ້ ພາກສ່ວນ ຕ່າງໆ ມີ ຂອບ ເຂດ ທີ່ ປອດ ໄພ, ໂອກາດ ທີ່ ຈະ ລົ້ມ ເຫລວ ຈະ ຫລຸດ ຫນ້ອຍ ລົງ, ແລະ ລະບົບ ທັງ ຫມົດ ຈະ ເພິ່ງ ອາ ໄສ ໄດ້ ຫລາຍ ຂຶ້ນ.
ປະເພດຂອງການจําลองຫມວດໃນການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ
| ປະເພດການจําลอง | ຈຸດປະສົງໃນການອອກແບບຫມວດ |
|---|---|
| DC ອະຄະຕິ | ຢືນຢັນວ່າອຸປະກອນທັງຫມົດເຮັດວຽກໃນຈຸດแรงดันແລະກະແສທີ່ຖືກຕ້ອງ. ປ້ອງກັນບໍ່ໃຫ້ transistor อิ่มตัว ຫຼື ຕັດອອກໂດຍບໍ່ຕັ້ງໃຈ. |
| AC Sweep | ປະເມີນການຕອບສະຫນອງ frequency, gain, ແລະ phase margin. ພື້ນຖານສໍາລັບເຄື່ອງຂະຫຍາຍ, ເຄື່ອງຕອງ ແລະ ການວິເຄາະຄວາມຫມັ້ນຄົງ. |
| ຊົ່ວຄາວ | ວິເຄາະພຶດຕິກໍາຂອງຂອບເຂດເວລາເຊັ່ນ ການປ່ຽນແປງ, ການຕອບສະຫນອງຕໍ່ການເລີ່ມຕົ້ນ, ເວລາຂຶ້ນ/ຕົກລົງ ແລະ overshoot. |
| ການວິເຄາະສຽງດັງ | ຄາດຄະເນຄວາມຮູ້ສຶກຂອງຫມວດຕໍ່ສຽງດັງໄຟຟ້າ ແລະ ຊ່ວຍປັບປຸງວິທີການຕອງສໍາລັບໂປຣແກຣມທີ່ມີສຽງດັງຕ່ໍາ. |
| ມອນ ເຕ ຄາ ໂລ | ທົດ ສອບ ຄວາມ ແຕກ ຕ່າງ ທາງ ສະຖິຕິ ໃນ ຄວາມ ອົດທົນ ຂອງ ສ່ວນ ປະກອບ (resistors, capacitors, transistor), ໃຫ້ ແນ່ ໃຈ ວ່າ ການ ອອກ ແບບ ມີ ຄວາມ ຫມັ້ນຄົງ ຕະຫລອດ ທົ່ວ ການ ຜະລິດ. |
| ຄວາມຮ້ອນ | ຄິດໄລ່ການລະບາຍຄວາມຮ້ອນ ແລະ ລະບຸຈຸດຮ້ອນທີ່ເປັນໄປໄດ້, ຊຶ່ງຈໍາເປັນສໍາລັບຫມວດໄຟຟ້າ ແລະ ການອອກແບບທີ່ສັ້ນໆ. |
ການສົ່ງພະລັງງານ ແລະ ຄວາມຊື່ສັດຂອງສັນຍານໃນການອອກແບບຫມວດ
ການປະຕິບັດຂອງເຄືອຂ່າຍການສົ່ງໄຟຟ້າ (PDN)
• Star Grounding: ໃຊ້ການເຊື່ອມຕໍ່ດວງດາວເພື່ອຫລຸດຜ່ອນວົງຈອນຂອງພື້ນດິນ. ສິ່ງ ນີ້ ຈະ ລົດ ສຽງ ດັງ ແລະ ໃຫ້ ແນ່ ໃຈ ວ່າ ຄວາມ ສາ ມາດ ອ້າງ ອີງ ທີ່ ສະ ຫມ່ໍາ ສະ ເຫມີ ຕະ ຫລອດ ທົ່ວ board.
• ເສັ້ນທາງກັບຄືນສັ້ນໆ: ໃຫ້ເສັ້ນທາງກັບຄືນໂດຍກົງແລະຕໍ່າສໍາລັບກະແສ. ວົງຈອນຍາວຈະເພີ່ມຄວາມອັດສະຈັນແລະສົ່ງສຽງເຂົ້າໄປໃນຫມວດທີ່ຮູ້ສຶກໄວ.
• Decoupling Capacitors: ວາງ capacitors decoupling ທີ່ມີຄຸນຄ່ານ້ອຍໃຫ້ໃກ້ກັບເຂັມໄຟຟ້າ IC ເທົ່າທີ່ຈະເປັນໄປໄດ້. ມັນເຮັດຫນ້າທີ່ເປັນບ່ອນເກັບພະລັງງານໃນທ້ອງຖິ່ນ ແລະ ຢັບຢັ້ງການປ່ຽນແປງທີ່ມີເລື້ອຍໆ.
• Bulk Capacitors: ຕື່ມ capacitors ໃຫຍ່ຢູ່ໃກ້ໆກັບຈຸດເຂົ້າຂອງພະລັງ. ສິ່ງເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ການສະຫນອງມີຄວາມຫມັ້ນຄົງໃນລະຫວ່າງການປ່ຽນແປງພາລະຫນັກຢ່າງກະທັນຫັນ.
ຄໍານຶງເຖິງຄວາມຊື່ສັດຂອງສັນຍານ (SI)
• Controlled Impedance Routing: ຮອຍຄວາມໄວສູງຄວນຖືກສົ່ງດ້ວຍ impedance ທີ່ກໍານົດໄວ້ (ຕາມປົກກະຕິແລ້ວ 50 Ω single-ended ຫຼື 100 Ω differential). ສິ່ງນີ້ປ້ອງກັນການສະທ້ອນແລະຄວາມຜິດພາດຂອງຂໍ້ມູນ.
• ການ ຈັດ ການ ພື້ນ ດິນ: ແຍກ ພື້ນ ດິນ analog ແລະ digital ເພື່ອ ຫລີກ ເວັ້ນຈາກ ການ ລົບ ກວນ. ເຊື່ອມຕໍ່ໃນຈຸດດຽວເພື່ອຮັກສາລະບົບອ້າງອີງທີ່ສະອາດ.
• Crosstalk Reduction: ຮັກສາຊ່ອງຫວ່າງລະຫວ່າງເສັ້ນຄວາມໄວສູງທີ່ຄ້າຍກັນ ຫຼື ໃຊ້ຮອຍປ້ອງກັນພື້ນດິນ. ສິ່ງນີ້ຫລຸດຜ່ອນການຜູກພັນແລະຮັກສາຄຸນນະພາບຂອງສັນຍານ.
• Layer Stackup: ໃນ PCB ຫຼາຍຊັ້ນ, ອຸທິດເຮືອບິນທີ່ຕໍ່ເນື່ອງສໍາລັບພະລັງງານແລະພື້ນດິນ. ສິ່ງນີ້ລົດຄວາມຫຍຸ້ງຍາກແລະຊ່ວຍຄວບຄຸມ EMI.
PCB Layout ໃນການອອກແບບຫມວດ
ການວາງສ່ວນປະກອບ
ວາງ ສ່ວນ ປະກອບ ຕາມ ຫນ້າ ທີ່ ແລະ ການ ຫລັ່ງ ໄຫລ ຂອງ ສັນຍານ. ກຸ່ມສ່ວນທີ່ກ່ຽວຂ້ອງເຂົ້າກັນແລະລົດຄວາມຍາວຂອງຮອຍ, ໂດຍສະເພາະສໍາລັບຫມວດ analog ທີ່ມີຄວາມໄວສູງຫຼືມີຄວາມຮູ້ສຶກໄວ. ສ່ວນປະກອບພື້ນຖານເຊັ່ນ oscillator ຫຼື regulators ຄວນຖືກວາງໄວ້ໃກ້ໆກັບ ICs ທີ່ເຂົາເຈົ້າສະຫນັບສະຫນູນ.
ເສັ້ນທາງສັນຍານ
ຫຼີກລ່ຽງການໂຄ້ງ 90° ເພື່ອຫລຸດຜ່ອນຄວາມບໍ່ຕໍ່ເນື່ອງຂອງ impedance ແລະ EMI ທີ່ເປັນໄປໄດ້. ສໍາລັບຄູ່ທີ່ແຕກຕ່າງກັນເຊັ່ນ USB ຫຼື Ethernet ໃຫ້ຮັກສາຄວາມຍາວຂອງຮອຍໃຫ້ສອດຄ່ອງກັນເພື່ອຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງເວລາ. ແຍກສັນຍານ analog ແລະ digital ເພື່ອປ້ອງກັນການແຊກແຊງ.
ຊັ້ນ Stack-Up
ຊັ້ນທີ່ສົມດຸນແລະສົມມຸດຈະປັບປຸງຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດ, ຫລຸດຜ່ອນການບິດເບືອນ ແລະ ໃຫ້ຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ຫມັ້ນຄົງ. ພື້ນ ດິນ ແລະ ເຄື່ອງ ຈັກ ໄຟ ທີ່ ອຸ ທິດ ຕົນ ຈະ ຫລຸດ ສຽງ ດັງ ແລະ ເຮັດ ໃຫ້ ການ ສົ່ງ ນ້ໍາ ຫນັກ ມີ ຄວາມ ຫມັ້ນ ຄົງ.
ການພິຈາລະນາຄວາມໄວສູງ
ເສັ້ນທາງສັນຍານຄວາມໄວສູງທີ່ມີ impedance ທີ່ຄວບຄຸມ, ຮັກສາລະບົບອ້າງອີງທີ່ຕໍ່ເນື່ອງ ແລະ ຫຼີກລ່ຽງ stubs ຫຼື vias ທີ່ບໍ່ຈໍາເປັນ. ຮັກສາເສັ້ນທາງກັບຄືນໃຫ້ສັ້ນເພື່ອຫລຸດຜ່ອນຄວາມອັດສະຈັນແລະຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງສັນຍານ.
ການຈັດການຄວາມຮ້ອນ
ວາງ vias ຄວາມຮ້ອນໄວ້ໃຕ້ອຸປະກອນໄຟຟ້າເພື່ອແຜ່ຄວາມຮ້ອນເຂົ້າໄປໃນຂອບເຂດທອງແດງພາຍໃນຫຼືອີກດ້ານຫນຶ່ງຂອງ PCB. ໃຊ້ເຕັກນິກການຖອກທອງແດງແລະເຕັກນິກການແຜ່ຄວາມຮ້ອນສໍາລັບຫມວດທີ່ມີພະລັງສູງ.
ການອອກແບບແບບແຜນ ແລະ ERC ໃນການພັດທະນາຫມວດ
ຂັ້ນຕອນການອອກແບບແບບແຜນ
• Hierarchical Sheets: ແບ່ງການອອກແບບອອກເປັນພາກສ່ວນທີ່ມີເຫດຜົນເຊັ່ນ ລະບົບຍ່ອຍໄຟຟ້າ, analog ແລະ digital. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ຫມວດທີ່ສະຫຼັບຊັບຊ້ອນເປັນລະບຽບແລະເຮັດໃຫ້ການແກ້ໄຂຫຼືການປັບປຸງໃນອະນາຄົດງ່າຍຂຶ້ນ.
• ການຕັ້ງຊື່ອິນເຕີເນັດທີ່ມີຄວາມຫມາຍ: ໃຊ້ຊື່ອິນເຕີເນັດທີ່ອະທິບາຍແທນຊື່ທົ່ວໄປ. ການຕັ້ງຊື່ທີ່ແຈ່ມແຈ້ງຈະຫຼີກລ່ຽງຄວາມສັບສົນແລະເຮັດໃຫ້ການແກ້ໄຂບັນຫາໄວຂຶ້ນ.
• ຄຸນສົມບັດການອອກແບບ: ລວມເອົາຄະແນນแรงดัน, ຂໍ້ຮຽກຮ້ອງໃນກະແສ ແລະ ຂໍ້ມູນຄວາມອົດທົນໂດຍກົງໃນແບບແຜນ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍໃນລະຫວ່າງການທົບທວນແລະເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າສ່ວນປະກອບຖືກເລືອກດ້ວຍລາຍລະອຽດທີ່ຖືກຕ້ອງ.
• Footprint Synchronization: ເຊື່ອມຕໍ່ສ່ວນປະກອບກັບຮອຍຕີນ PCB ທີ່ຖືກຕ້ອງໃນຕອນຕົ້ນຂອງຂະບວນການ. ການຈັບຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງໃນຕອນນີ້ຈະປ້ອງກັນການຊັກຊ້າແລະການສ້ອມແປງທີ່ມີລາຄາແພງໃນລະຫວ່າງການວາງ PCB.
• Preliminary Bill of Materials (BOM): ສ້າງ draft BOM ຈາກແບບແຜນ. ສິ່ງນີ້ຊ່ວຍປະເມີນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ, ກວດເບິ່ງຄວາມພ້ອມຂອງພາກສ່ວນ ແລະ ຊີ້ນໍາການວາງແຜນການຊື້ກ່ອນຈະສໍາເລັດການອອກແບບ.
ສຸຂະອະນາໄມການກວດສອບກົດລະບຽບໄຟຟ້າ (ERC)
• ກວດ ສອບ ເຂັມ ທີ່ ລອຍ ຢູ່ ທີ່ ອາດ ເຮັດ ໃຫ້ ເກີດ ພຶດ ຕິ ກໍາ ທີ່ ບໍ່ ໄດ້ ກໍາ ນົດ ໄວ້.
• ທຸງມອງທີ່ສັ້ນລົງເຊິ່ງອາດເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມຜິດພາດ.
• ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າການເຊື່ອມຕໍ່ໄຟຟ້າແລະພື້ນດິນສອດຄ່ອງກັບການອອກແບບ.
ການທົດສອບຫມວດ ແລະ ການກວດສອບ
• ເພີ່ມຈຸດທົດສອບໃສ່ສັນຍານສໍາຄັນ ແລະ ຮາວໄຟຟ້າ ເພື່ອຈະສາມາດວັດແທກໄດ້ງ່າຍໃນລະຫວ່າງການແກ້ໄຂ ແລະ ການທົດສອບການຜະລິດ.
• ຈັດໃຫ້ມີໂປຣແກຣມແລະແກ້ໄຂຫົວຂໍ້ເຊັ່ນ JTAG, SWD ຫຼື UART ເພື່ອโหลด firmware, ກວດສັນຍານ ແລະ ສື່ສານກັບລະບົບໃນລະຫວ່າງການພັດທະນາ.
• ໃຊ້ອຸປະກອນໄຟຟ້າທີ່ຈໍາກັດໃນກະແສໄຟຟ້າເມື່ອໃຫ້ໄຟຟ້າ PCB ເປັນເທື່ອທໍາອິດ. ສິ່ງນີ້ປົກປ້ອງສ່ວນປະກອບຈາກຄວາມເສຍຫາຍຖ້າມີການສັ້ນຫຼືຄວາມຜິດພາດໃນການອອກແບບ.
• ເປີດໄຟຟ້າແລະກວດສອບແຕ່ລະລະບົບຍ່ອຍກ່ອນຈະໃຊ້ລະບົບທັງຫມົດນໍາກັນ. ສິ່ງນີ້ເຮັດໃຫ້ງ່າຍຂຶ້ນທີ່ຈະແຍກແລະແກ້ໄຂບັນຫາ.
• ສົມທຽບຜົນການວັດແທກທັງຫມົດກັບລາຍລະອຽດການອອກແບບດັ້ງເດີມ. ໃຫ້ກວດເບິ່ງຂໍ້ຈໍາກັດຄວາມຮ້ອນ, ປະສິດທິພາບຂອງເວລາ ແລະ ປະສິດທິພາບຂອງພະລັງງານ ເພື່ອໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າຫມວດເຮັດວຽກຕາມທີ່ຕັ້ງໃຈໄວ້.
• ເກັບບັນທຶກລາຍລະອຽດແລະຜົນການທົດສອບ. ເອກະສານນີ້ຊ່ວຍໃນການປັບປຸງ, ການແກ້ໄຂບັນຫາ ແລະ ການສົ່ງຕໍ່ໃຫ້ກັບທີມຜະລິດໃນອະນາຄົດ.
ການສະຫລຸບ
ການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກລວມເອົາການວາງແຜນ, ການจําลอง ແລະ ການທົດສອບເພື່ອສ້າງລະບົບທີ່ໄວ້ໃຈໄດ້. ຈາກການກໍານົດລາຍລະອຽດຈົນເຖິງການວາງແຜນ PCB ແລະ ການກວດສອບ, ແຕ່ລະຂັ້ນຕອນເຮັດໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າຫມວດເຮັດວຽກຕາມທີ່ຕັ້ງໃຈໃນສະພາບທີ່ແທ້ຈິງ. ໂດຍການນໍາໃຊ້ການອອກແບບແລະມາດຕະຖານທີ່ດີ, ທ່ານສາມາດພັດທະນາທາງແກ້ໄຂເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ປອດໄພ, ມີປະສິດທິພາບ ແລະ ຍືນຍົງ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ
Q1. ໂປຣແກຣມອັນໃດທີ່ໃຊ້ສໍາລັບການອອກແບບຫມວດເອເລັກໂຕຣນິກ?
Altium Designer, KiCad, Eagle ແລະ OrCAD ເປັນເລື່ອງທໍາມະດາສໍາລັບແບບແຜນແລະຮູບແບບ PCB. LTspice, Multisim ແລະ PSpice ມັກໃຊ້ສໍາລັບການจําลอง.
Q2. ການຕິດດິນມີຜົນກະທົບແນວໃດຕໍ່ຫມວດ?
ການຕິດດິນທີ່ເຫມາະສົມຈະລົດສຽງດັງແລະການລົບກວນ. ຍົນ ພື້ນ ດິນ, ການ ພື້ນ ດິນ ຂອງ ດວງ ດາວ, ແລະ ການ ແຍກ ພື້ນ ດິນ analog ແລະ digital ຈະ ເພີ່ມ ຄວາມ ຫມັ້ນຄົງ.
Q3. ເປັນຫຍັງຈຶ່ງຈໍາເປັນຕ້ອງມີການຈັດການກັບຄວາມຮ້ອນໃນຫມວດ?
ຄວາມຮ້ອນເກີນໄປເຮັດໃຫ້ອາຍຸຂອງສ່ວນປະກອບສັ້ນລົງແລະລົດປະສິດທິພາບ. ອ່າງຄວາມຮ້ອນ, ຊ່ອງຄວາມຮ້ອນ, ຖອກທອງແດງ ແລະ ອາກາດຊ່ວຍຄວບຄຸມອຸນຫະພູມ.
Q4. ແຟ້ມອັນໃດແດ່ທີ່ຈໍາເປັນໃນການສ້າງ PCB?
ແຟ້ມ Gerber, ແຟ້ມ drill, Bill of Materials (BOM) ແລະ ຮູບ ແຕ້ມ ປະກອບ ແມ່ນ ຈໍາ ເປັນ ສໍາລັບ ການ ຜະລິດ ແລະ ການ ປະກອບ PCB ທີ່ ຖືກຕ້ອງ.
Q5. ມີການທົດສອບຄວາມຊື່ສັດຂອງສັນຍານແນວໃດ?
Oscilloscopes, time-domain reflectometry (TDR) ແລະ network analyzers ກວດ impedance, crosstalk ແລະ distorion.
Q6. ການອອກແບບເພື່ອຄວາມສາມາດໃນການຜະລິດ (DFM) ແມ່ນຫຍັງ?
DFM ຫມາຍເຖິງການສ້າງຫມວດທີ່ຜະລິດໄດ້ງ່າຍໂດຍໃຊ້ຮອຍຕີນມາດຕະຖານ, ຕິດຕາມຂໍ້ຈໍາກັດ PCB ແລະເຮັດໃຫ້ການປະກອບງ່າຍຂຶ້ນ.