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07-17
2021
電路仿真軟件介紹
電路仿真，其含義就是將已經(jīng)設(shè)計出的電路圖通過電路仿真軟件進(jìn)行模擬，模擬出實際功能，然后通過對其進(jìn)行分析改進(jìn)，以此來實現(xiàn)對電路的優(yōu)化設(shè)計。實際上，我們用的電路仿真軟件就是以電路這門學(xué)科為基礎(chǔ)的，延伸出來的一個幫助我們更好地學(xué)習(xí)數(shù)電、模電的軟件。實現(xiàn)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)就是仿真過程，以此來判斷設(shè)計者的思路正確與否，方便我們修改，也節(jié)省了大量的實驗材料，更適合未來的發(fā)展趨勢。我們現(xiàn)在所用的電路仿真軟件已經(jīng)趨近于成熟階段，但這其中的發(fā)展過程卻是漫長而艱辛的。那么電路仿真軟件的真實歷史到底是怎樣的呢？導(dǎo)致其飛速發(fā)展的原因又是什么呢？以及我們現(xiàn)在常用的電路仿真軟件現(xiàn)狀又是什么樣的情況呢？在本文中將逐一介紹。一、仿真軟件的概念以及領(lǐng)域仿真軟件（simulation software）是一種計算機(jī)軟件，用于模擬。它是一個仿真的工具，與仿真硬件相似。仿真軟件自20世紀(jì)50年代中期以來一直在不斷發(fā)展。它的發(fā)展補(bǔ)充了仿真的應(yīng)用、算法、計算和建模以及其他技術(shù)的發(fā)展。[1]1984年出現(xiàn)了第一個數(shù)據(jù)庫中心仿真軟件，并出現(xiàn)了人工智能軟件系統(tǒng)（專家系統(tǒng)）。這種發(fā)展趨勢將使仿真軟件具有更強(qiáng)大的功能，并且更加靈活，可供更多用戶使用。仿真的目標(biāo)是不斷提高導(dǎo)航模塊對用戶導(dǎo)向和模型測試的描述能力。不同技術(shù)水平的用戶通過仿真軟件可以使用他們的定制語言，使與計算機(jī)對話變得方便，來完成模擬測試與建模。仿真是通過建立真實的系統(tǒng)模型和使用可觀測模型來研究真實系統(tǒng)的實驗過程。最初，仿真技術(shù)主要用于航空、航天、核能和昂貴的核反應(yīng)堆，或一些壽命周期長、危險度高的測試系統(tǒng)，其他實物領(lǐng)域難以實現(xiàn)。電力、石油、化工、冶金、機(jī)械等逐步發(fā)展，已進(jìn)一步擴(kuò)展到社會系統(tǒng)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)、交通運輸系統(tǒng)和生態(tài)系統(tǒng)等非技術(shù)系統(tǒng)。可以說，現(xiàn)代的仿真技術(shù)和仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為任何復(fù)雜系統(tǒng)的集成體，尤其是高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)是非分析的重要手段。缺乏研究、設(shè)計、評估、決策和培訓(xùn)。其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，應(yīng)用效率也越來越顯著。該系統(tǒng)是基于模擬控制理論，將基本計算機(jī)信息處理技術(shù)、理論基礎(chǔ)、計算機(jī)等設(shè)備作為專門的工具，利用系統(tǒng)的實際或虛擬模型測試系統(tǒng)，依靠專家應(yīng)用實驗知識、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和信息數(shù)據(jù)來分析結(jié)果。并給出全面的測試決策。[3]廣義而言，仿真系統(tǒng)方法適用于任何領(lǐng)域，包括電氣、化學(xué)、電子、機(jī)械等，以及經(jīng)濟(jì)、政治、交通、管理等。二、仿真軟件發(fā)展迅速的原因電路仿真軟件的發(fā)展為什么會如此迅速呢？主要原因在于計算機(jī)仿真具有效率高、精度高、可靠性高、成本低等特點，被廣泛用于電力電子電路（或系統(tǒng)）的分析和設(shè)計。除計算機(jī)模擬外，還需要減少勞動強(qiáng)度，以取代許多繁瑣的手工分析系統(tǒng)，提高分析和設(shè)計能力，避免分析方法在近似過程中帶來較大誤差，通過互補(bǔ)試用，降低最大設(shè)計成本，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。計算機(jī)模擬技術(shù)很大程度上加快了電路設(shè)計和實驗過程。仿真是設(shè)計電路和系統(tǒng)的有效手段。電氣工程電路及其組成系統(tǒng)的主要功能是控制能源轉(zhuǎn)換和傳輸過程。電力的形式需要改變，控制方法取決于電子電路。電力和電子的結(jié)合構(gòu)成了電力電子學(xué)的主題，這是一個相對年輕的領(lǐng)域，這也是一個綜合運用多種科學(xué)的邊緣領(lǐng)域。電子控制電路，功率能量大，慣性相當(dāng)大，速度非?？?。這兩個系統(tǒng)，特別是構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)時，用自動控制術(shù)語來說屬于病態(tài)系統(tǒng)，即意味著存在不易于解決的穩(wěn)定性問題。這種類型的系統(tǒng)的質(zhì)量在20世紀(jì)80年代后期迅速提升，原因是運用了計算機(jī)模擬技術(shù)。當(dāng)使用計算機(jī)進(jìn)行仿真時，通過選擇適當(dāng)?shù)碾娐吩O(shè)計軟件解決了這個問題。少數(shù)軟件多是解決線性、連續(xù)工作的穩(wěn)態(tài)電路存在的問題。而大多數(shù)軟件適用于連續(xù)穩(wěn)定的工作電路，也適用于開關(guān)調(diào)整的啟動調(diào)整電路。換句話說，您可以模擬電氣工程電路，并且可以讀取任何一點電流，或者任意兩點之間的電壓，還可以進(jìn)行頻率響應(yīng)、頻譜分析、溫度分析、參數(shù)分析、蒙特卡羅分析、最壞情況分析、噪聲分析等等?？梢哉f，后面幾種分析在面包板上是無法進(jìn)行信號模擬的，但是可以通過仿真軟件在計算機(jī)上運行，因此仿真軟件具有使用方便的優(yōu)點。近年來，電力電子領(lǐng)域發(fā)展還促進(jìn)了能源電子領(lǐng)域的發(fā)展。除了電力電子的內(nèi)容之外，所謂的能源電子主題還需要考慮材料、環(huán)境、可靠性和管理問題，以良好地解決能量轉(zhuǎn)換問題。由此我們可以看到，使用如此復(fù)雜的系統(tǒng)工程，您可以通過使用計算機(jī)來快速獲得結(jié)果，以快速處理信息。仿真的必要性和有效性，是顯而易見的。這是電路仿真軟件快速發(fā)展的原因。仿真軟件是電子領(lǐng)域電路分析和輔助設(shè)計的重要工具。利用電路仿真軟件快速分析電路性能參數(shù)有助于確定設(shè)計方案并選擇設(shè)計參數(shù)，從而提高設(shè)計效率?？朔鹘y(tǒng)研發(fā)周期的缺點，設(shè)計人員可以直接集中在設(shè)計層面，縮短整體設(shè)計周期。出于這個原因，模擬系統(tǒng)有各種各樣的軟件應(yīng)用程序。模擬電路仿真的主要應(yīng)用是EWB、SPICE PROTEL、MATLAB等。他們實現(xiàn)了從簡單到復(fù)雜的功能，操作復(fù)雜而智能化，界面日益可視化。模擬電路仿真軟件的研究與模擬電路仿真軟件的理論、實現(xiàn)和應(yīng)用有關(guān)，理論研究促進(jìn)了軟件的應(yīng)用。同時，仿真軟件應(yīng)用也促進(jìn)了仿真軟件的理論研究。仿真軟件的實施規(guī)則是理論與應(yīng)用互相“溝通”的橋梁。在電子技術(shù)發(fā)展的過程中，根據(jù)計算機(jī)輔助技術(shù)干預(yù)的深度和廣度，有三種類型的設(shè)計方案，即三個階段。第一種方法是所謂的常規(guī)設(shè)計方法，所涉及的電子系統(tǒng)通常很簡單。第二種方法通常被稱為CAD（計算機(jī)輔助設(shè)計）方法，用于數(shù)據(jù)處理、模擬評估、設(shè)計驗證等。第三種方法是所謂的EDA方法，它是在電子產(chǎn)品向更繁雜、更高端，向智能化、人性化、微型化和集成化方向發(fā)展過程中逐漸產(chǎn)生并完成的。三、電路仿真軟件Multisim用Multisim軟件對電子電路進(jìn)行設(shè)計，就好像是在實驗室面包板上搭建電路，并且不受器件類型、器件數(shù)量和測試設(shè)備的限制。Multisim軟件可以進(jìn)行模擬分析、仿真測試，設(shè)計和實驗同步進(jìn)行，易于調(diào)試和修改。仿真實驗不消耗真正的測試設(shè)備和組件，實驗成本低。該軟件可以完成從電路仿真設(shè)計到電路布局生成的全過程，為設(shè)計電子系統(tǒng)和開發(fā)電子產(chǎn)品提供了一個真正便捷的途徑。它包括電路原理圖輸入和電路硬件描述語言輸入方法，具有豐富的仿真分析功能。為了處理各種應(yīng)用，Multisim引入了許多版本，如EWB（電子工作臺）、Multisim 2001、Multisim 7、Multisim 8、Multisim 9、Multisim 10。由于具備這一優(yōu)勢，高等教育機(jī)構(gòu)的職業(yè)教育有著廣泛的認(rèn)知基礎(chǔ)。由于Multisim 10.0對SPICE仿真的復(fù)雜內(nèi)容進(jìn)行了抽象化處理，因此無需了解模擬和分析新設(shè)計的詳細(xì)SPICE技術(shù)，就可以用于快速捕捉，并且適用于電子教育。利用Multisim和虛擬測量技術(shù)，您可以捕捉和模擬從理論到電路圖的所有內(nèi)容，您可以對原型和測試完全集成的設(shè)計流程進(jìn)行測試。通過使用Multisim進(jìn)行電路設(shè)計，您不需要專門學(xué)習(xí)計算機(jī)控制語言和各種I/O命令，無需編寫程序電子電路圖。只需將設(shè)計好的虛擬電子元件和虛擬儀器放置在Multisim10.0電路設(shè)計窗口中，將相應(yīng)的虛擬元件和測量接口連接到連接和節(jié)點并觀察虛擬測量。近年來，為了完成理論教學(xué)方法和實踐教學(xué)方法的有效結(jié)合，研究電子模擬教學(xué)方法的運用，模擬教學(xué)方法帶來了事半功倍的效果，并在有限的時間內(nèi)給學(xué)生提供了大量的知識。通過使用模擬軟件讓學(xué)生獨立進(jìn)行實驗和問題探索，學(xué)生可以有效地培養(yǎng)自己的學(xué)習(xí)能力，鞏固自己的理論基礎(chǔ)。目前的最新版本為Multisim 11.0。Multisim 11.0支持Win7和Vista系統(tǒng)。且功能強(qiáng)大、靈活性強(qiáng)。包含了許多功能多樣的虛擬功能，替代了現(xiàn)實實驗室中常見的各種儀器，如萬用表、函數(shù)發(fā)生器、示波器以及其他儀器。這些虛擬儀器為老師和同學(xué)提供了一種便捷且準(zhǔn)確的方式來獲得實驗結(jié)果，同時也奠定了將來他們在實驗室中使用這些儀器的良好基礎(chǔ)。實驗性的原理設(shè)計通常是建立在無焊接的電路實驗板上，學(xué)生必須通過技術(shù)、文檔和視覺檢查來確保他們所設(shè)計的原型能夠正常運行。通常來說，很多時間都浪費在了糾正簡單的連線錯誤上。因此計算機(jī)輔助的設(shè)計工具的重要性就體現(xiàn)出來了。Multisim 11.0提供了一個虛擬的3D實驗電路板環(huán)境，同學(xué)們就可以通過這樣的虛擬程序，以及對完成之后的狀態(tài)的正確性給予反饋的NIELVIS電路實驗板來學(xué)習(xí)電路設(shè)計基礎(chǔ)?？偨Y(jié)模擬電路仿真軟件的理論、實現(xiàn)和應(yīng)用等幾個方面是模擬電路仿真軟件研究的基礎(chǔ)。理論上的研究促進(jìn)了軟件的發(fā)展，同時仿真軟件的應(yīng)用也促進(jìn)了仿真軟件的理論研究，而仿真軟件的實現(xiàn)準(zhǔn)則是應(yīng)用與理論之間“溝通”的橋梁。總之，電路仿真軟件的歷史較為悠久，發(fā)展過程較為漫長。我們現(xiàn)在所用的電路仿真軟件Multisim 11.0是全球相對完善的軟件，無論是電氣領(lǐng)域還是能源領(lǐng)域都離不開電路仿真軟件，因此對這個軟件的熟悉以及融會貫通是是十分重要的。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的電路仿真軟件歷史發(fā)展與現(xiàn)狀。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-16
2021
FPGA電路板散熱設(shè)計
FPGA核心控制板的PCB散熱設(shè)計近年來，隨著電子產(chǎn)品的微型化、集成化與模塊化，電子元件的安裝密度增大，有效散熱面積減小。因此，大功率電子元件的熱設(shè)計與電路板的板級散熱問題備受電子工程師的關(guān)注。FPGA控制系統(tǒng)能否正常工作的關(guān)鍵技術(shù)之一就是系統(tǒng)的散熱問題。PCB熱設(shè)計的目的是采取適當(dāng)?shù)拇胧┖头椒ń档驮骷臏囟群蚉CB板的溫度，使系統(tǒng)在合適的溫度下正常工作。雖然PCB的散熱措施很多，但需要考慮到散熱成本與實用性的要求。本文通過分析FPGA核心控制板實際存在的散熱問題，對FPGA控制板的PCB進(jìn)行必要的散熱設(shè)計，使FPGA控制板工作時具有良好的散熱性能。一、FPGA控制板與散熱問題設(shè)計一種教學(xué)與科研應(yīng)用的FPGA核心控制板，主要由主控芯片F(xiàn)PGA、+3.3V與+1.2V電源電路、50MHz時鐘電路、復(fù)位電路、JTAG與AS下載接口電路、SRAM存儲器以及I／O引出接口等部分組成。主控芯片F(xiàn)PGA采用Altera公司的CycloneIII系列QFP封裝的EP3C5E144C7。FPGA核心控制板系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成如圖1所示。FPGA核心控制板PCB的熱量主要來源有：(1)控制板需要+5V、+3.3V與+1.2V等多種電源供電，電源模塊長時間工作產(chǎn)出大量的熱量，如果不采取有效散熱措施，導(dǎo)致電源模塊發(fā)燙無法正常工作。(2)控制板的FPGA時鐘頻率為50MHz，PCB布線密度大，隨著系統(tǒng)集成度的增加，系統(tǒng)功耗也相對較高，需要對FPGA芯片做必要的散熱措施。(3)PCB本身基板發(fā)熱，銅導(dǎo)體是PCB基本成型材料之一，銅導(dǎo)體覆蝕線路自身電阻因電流交變功率損耗而制熱?；谝陨螰PGA核心控制板的電路系統(tǒng)熱量來源分析，需要對FPGA核心控制板采取必要的散熱措施，提高系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性與可靠性。二、FPGA控制板的PCB散熱設(shè)計2.1電源散熱設(shè)計FPGA核心控制板接入+5v~b部直流電源，要求可提供lA或以上的電流。電源模塊選擇LDO芯片LT1ll7，它將+5V直流電源轉(zhuǎn)換成主控芯片EP3C5E144C7所需+3.3VVCCIO端口電壓與+1.2VVCCINT內(nèi)核電壓。其中LT1117采用小型SOT23貼片封裝。通過上述分析可知，設(shè)計電源電路時需要兩片LT1117芯片，滿足FPGA所需的+3.3V與+1.2V電壓的供電要求，PCB設(shè)計時對電源模塊的散熱做如下處理：(1)由于電源模塊長時間工作會產(chǎn)生一定的熱量，相鄰電源模塊布局時保持一定距離，距離太近不利于散熱，布局時將兩個LDO芯片LT11l7距離設(shè)置20mm或以上。(2)對放置LDO芯片LT1117位置處進(jìn)行單獨敷銅處理，有利于電源散熱。(3)必要時對LDO芯片增加散熱片，保證電源模塊快速散熱，為FPGA芯片正常供電。2.2散熱過孔設(shè)計在PCB發(fā)熱量大的元件底部和附近放置一些導(dǎo)熱金屬化過孔。散熱過孔是穿透PCB的小孔，孑L徑為0.4蚴～lmm左右…?？讖讲灰颂?，過孔問距設(shè)置為lmm～1.2mm。過孔穿透印制電路板，使印制板正面的熱量延PCB背面快速傳導(dǎo)至其它散熱層，發(fā)熱面的元件快速冷卻，而且可以有效地提高散熱面積和減少熱阻，提高電路板的功率密度。2.3FPGA芯片散熱設(shè)計FPGA芯片熱量主要來源動態(tài)功耗，如內(nèi)核電壓功耗與I／o電壓功耗，存儲器、內(nèi)部邏輯以及系統(tǒng)產(chǎn)生的功耗，F(xiàn)PGA控制它功能模塊(如視頻、音頻模塊等)等都會產(chǎn)生功耗，因此伴隨有熱量產(chǎn)生，有必要對FPGA芯片做散熱處理。設(shè)計FPGA芯片的QFP封裝時，在FPGA芯片中心處加了一塊尺寸為4.5mmX4.5mm的銅箔，并設(shè)計一定數(shù)量的散熱焊盤，根據(jù)實際需要還可加散熱片。2.4敷銅散熱設(shè)計PCB敷銅不但可以提高電路的抗干擾能力，還能有效促使PCB板的散熱。采用AltiumDesignerSummer09軟件設(shè)計PCB一般有兩種敷銅方式，即大面積敷銅與柵格狀敷銅。大面積條狀銅箔存在的缺陷是PCB板長時間工作會產(chǎn)生較大熱量，導(dǎo)致條狀銅箔容易膨脹和脫落。因此，考慮到PCB良好的散熱性能，對PCB敷銅設(shè)計時采用柵格狀銅箔，設(shè)置柵格與電路的接地網(wǎng)絡(luò)連通，提高系統(tǒng)的屏蔽效果與散熱性能?？偨Y(jié)PCB散熱設(shè)計是保證PCB板工作穩(wěn)定性和可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，而散熱方法的選擇是要首要考慮的因素，具體散熱措施的設(shè)計與應(yīng)用是PCB散熱的核心問題。本文在設(shè)計FPGA核心控制板的PCB時，以分析FPGA控制系統(tǒng)的熱量來源為出發(fā)點，根據(jù)實際散熱需求，對FPGA控制板的電源模塊、FPGA控制芯片、散熱過孔與敷銅散熱等進(jìn)行設(shè)計。FPGA控制板所采用的散熱方法具有實用性、低成本與易實現(xiàn)的特點。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的FPGA核心控制板的PCB散熱設(shè)計技術(shù)。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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07-15
2021
PCB設(shè)計規(guī)范與工藝
可制造性的PCB設(shè)計規(guī)范DFM具有縮短開發(fā)周期、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量等優(yōu)點，是企業(yè)產(chǎn)品取得成功的途徑。PCB(Printed Circuit Board，印刷線路板)是電子產(chǎn)品中重要的電子部件.是電子元器件實現(xiàn)電氣連接的載體，而PCBA(Printed Circuit Board Assembly，PCB組件，即把電子元器件裝配到PCB板上形成的半成品)是實現(xiàn)電子產(chǎn)品電路系統(tǒng)功能的硬件主體。本文針對電子產(chǎn)品中的PCB組件制造，從多個方面淺談PCB設(shè)計的一些規(guī)范，達(dá)到實現(xiàn)PCB組件的可制造性的目的。一、PCB DFM設(shè)計基本原則(1)減少PCB組裝的制程工序及成本，盡量使零件置于PCB的主焊接面。(2)相同或相似的元件應(yīng)置于同一列或一排并且極性應(yīng)指向同一方向。(3)在PCB上按尺寸及數(shù)量均勻的分配元件以避免PCBA在回流過程及波峰焊接過程中變形。(4)連接器和插座應(yīng)置于PCBA的主要焊接面(5)不要在PCB的兩面部設(shè)計通孔設(shè)備。(6)設(shè)計中應(yīng)盡量考慮自動裝配，盡量減少人工操作。(7)避免使用跳線及任何額外的人工操作。(8)設(shè)計中考慮設(shè)備調(diào)試的要求。(9)設(shè)計中考慮各種變量的誤差。二、PCB外形及尺寸設(shè)計PCB外形和尺寸是由貼裝機(jī)的PCB傳輸方式、貼裝范圍決定的。根據(jù)設(shè)備能力指數(shù)，目前通常的PCB組件生產(chǎn)廠家能生產(chǎn)的PCB拼板尺寸范圍為：最小50(長)*50(款)mm，最大520(長)*400(寬)mm，PCB厚度0.2mm~~4.5mm。為提高SMT機(jī)器的利用率與平衡率，通常要求PCB拼板的尺寸盡量做大(同個拼板中單扳越多越好，只要不超過設(shè)備允許尺寸范圍)，當(dāng)然也要同時考量拼板的可拿放性以及拼板的受壓變形隱患。三、PCB工藝邊大部分裝配PCB都要有上下軌道邊，又稱之為PCB工藝邊。PCBA裝配設(shè)備傳送邊寬度通常設(shè)計是5～10mm，用于接觸PCB工藝邊帶動PCB的行進(jìn)裝配。通常在實際PCB板距離PCB邊緣3mm內(nèi)不可以置放元件.以免線路板裝配時機(jī)器軌道夾住元件焊盤無法安裝。如果單板板邊3mm內(nèi)有元件，則該板一定要加上PCB工藝邊。如果裝配元件本體超出板邊或平齊板邊，則該板裸扳不允許放置在傳送設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)并且該板邊不允許設(shè)置成V-Cut拼板方式，而需要依據(jù)具體情況以鏤空板邊部分或采用郵票孔方式連接板邊。如果該板一定要使用SMT生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)，則需要使用特制的治具載板作業(yè)。如果插件元件本體超出板邊或者平齊板邊，則需經(jīng)過分板之后再進(jìn)行波峰焊制程。PCB上的金手指邊不可當(dāng)作傳送邊。四、PCB拼板的V-CUT與郵票孔連接設(shè)計當(dāng)PCB板與板之間為直線連接，邊緣平整且不影響器件安裝，則PCB拼板可用V.cUT方式連接各個小板。V-CUT為直通型，不能在中間轉(zhuǎn)彎。使用V-CUT拼板設(shè)計的PCB推薦的板厚為0.6O2.0mm?？滩鄣纳疃仁?針對常用的FR4PCB材料)上下各l/3板的厚度。對于需要機(jī)器自動分板的V-CUT連接PCB，為了保證PCB分板加工時不出現(xiàn)露銅缺陷，在PCB布線設(shè)計時要求所有的走線及銅箔距離板邊大于0.50mm，而元器件實際物理邊與v_CuT處的距離應(yīng)該大于lmm。如果PCB拼板中板與板之間的連接不是直線，則可以使用郵票孔連接的方式連接拼扳中的各個小板。一般情況下郵票孔連接部分采用四個貫穿孔方式，郵票孔不可以在零件正下方，郵票孔距離布線邊緣最小為0，5ram。五、PCB光學(xué)定位點設(shè)計為便于SMT生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行精確的光學(xué)定位，F(xiàn)iducialMark(光學(xué)定位點)為PCB必要設(shè)計。PCB光學(xué)定位點SMT機(jī)器打件想當(dāng)重要，它的好壞將直接影響機(jī)器置件精度。全局光學(xué)定位點(Globalfiducialmark)：一般要求PCB最少要有2個全局光學(xué)定位點(通常又稱為大板Mark點)，其大小和形狀應(yīng)當(dāng)一致，而3到4個全局光學(xué)定位點對SMT生產(chǎn)更佳。至少的2個全局光學(xué)定位點應(yīng)該分布在拼板的對角線上，如果PCB需要雙面生產(chǎn)，則兩面均要有全局光學(xué)定位點如果是單面板，建議單板板內(nèi)和工藝邊(即軌道邊)部加上定位點。光學(xué)定位點通常設(shè)計為直徑1.0mm的實心圓。在光學(xué)點圓心直徑為實心圓直徑加2.0mm的圓形區(qū)域需要進(jìn)行阻焊開窗。光學(xué)點制造工藝上要求表面潔凈、平整，邊緣光滑、齊整，顏色與周圍的背景色有明顯區(qū)別(關(guān)鍵要和基準(zhǔn)點顏色有明顯對比)。光學(xué)點背景內(nèi)不準(zhǔn)有焊盤、過孔、測試點或絲印標(biāo)識等。光學(xué)點不能被V-Cut切割造成機(jī)器無法辨識。六、PCB焊盤與相連引線的設(shè)計(1)當(dāng)焊盤尺寸大小不對稱，或兩個元件的端頭設(shè)計在同一個焊盤上時，由于表面張力不對稱，會產(chǎn)生吊橋、移位。需要避免。(2)當(dāng)焊盤和大面積的地相連時，應(yīng)優(yōu)選十字鋪地法和45。鋪地法。從大面積的地或電源線處引出的導(dǎo)線長應(yīng)大于0.5mm，寬應(yīng)小于0.4mm。(3)盡量使連接到焊盤的布線呈對稱分布。減少由于不對稱分布引起的焊料流動不平衡，造成元件轉(zhuǎn)動或錯位。七、PCBA測試點設(shè)計對于常jfl的消費電子產(chǎn)品PCB，通常每個線路網(wǎng)絡(luò)上至少要有一個測試點，每個電源線路網(wǎng)絡(luò)上至少要有4個測試點，地線網(wǎng)絡(luò)上至少有6個測試點。所有測試點盡可能分布在PCB底面，方便測試治具的制作，降低測試治具制作成本以及增加治具的穩(wěn)定性。相鄰的兩測試點之間的中心距離至少要大于1.25mm，測試點中心應(yīng)距板邊(不含折斷邊)大于2.54mm，距螺絲孔邊大于1.25mm.測試點與零件外圍(零什高度3mm以下)應(yīng)相距1.27mm以卜-，測試點與零什外圍(零件高度3-6mm)應(yīng)相距3.3mm以匕，測試點與零件外圍(零件高度6mm以』)應(yīng)相距3.8Imm以上。八、PCB疊層設(shè)計PCB疊層一般有兩種設(shè)計：一種是銅箔加芯板(Core)的結(jié)構(gòu)，簡稱為Foil疊法：另一種是芯板。(Core)疊加的方法，簡稱Core疊法。PCB疊層方式推薦使用Foil疊法，特殊材料多層板以及板材混壓時可采用Core疊法。PCB外層一般選用0.5oz至Ioz(1oz=0.35微米)的銅箔電鍍，內(nèi)層一般選用lOZ的銅箔：盡量避免在內(nèi)層使用兩面銅箔厚度不一致的芯板。PCB疊層采用對稱設(shè)計。對稱設(shè)計指絕緣層厚度、半固化片類別、銅箔厚度、圖形分布類型(大銅箔層、線路層)盡量相對于PCB的垂直中心線對稱。九、PCB表面處理9.1熱風(fēng)整平工藝該工藝是在PCB最終裸露金屬表面覆蓋錫銀銅合金。熱風(fēng)整平錫銀銅合金鍍層的厚度要求為1微米至25微米。熱風(fēng)整平工藝對于控制鍍層的厚度和焊盤圖形較為困難，不推薦使用在有細(xì)間距元件的PCB上，原因是細(xì)間距元器件對焊盤平整度要求高。熱風(fēng)整平工藝的熱沖擊可能會導(dǎo)致PCB翹曲，厚度小于0.7mm的超薄PCB不推薦使用該表面處理方式。9.2化學(xué)鎳金工藝化學(xué)鎳金是化鎳浸金的簡稱，PCB銅金屬面采用的非電解鎳層鍍層為2.5微米至5.0微米，浸金(99.9％的純金)層的厚度為O.08微米0.I27微米。能提供較為平整的表面，此工藝適用于細(xì)間距元件的PCB.10.3有機(jī)可焊性保護(hù)膜工藝該工藝英文縮寫為OSP，是指在裸露的PCB銅表面用特定的有機(jī)物進(jìn)行表而的覆蓋，目前唯一推薦的該柯機(jī)保護(hù)層為Enthone’SEntekPlusCu—l06A，其厚度要求為0.2微米至0.5微米，因其能提供非常平整的PCB表面，尤其適合于細(xì)間距元件的PCB?？偨Y(jié)在電子信息化時代，電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度是非?？斓模@就意味著電子產(chǎn)品的市場競爭是非常激烈的。為了適應(yīng)市場競爭，更有效地完成電子產(chǎn)品的裝配制造，可制造性的PCB設(shè)計工作所包含的內(nèi)容越發(fā)豐富，它在提高產(chǎn)能、把控品質(zhì)的同時為生產(chǎn)企業(yè)也能帶來直接的成本節(jié)省。只有把握住設(shè)計與生產(chǎn)的統(tǒng)一性，才能相互促進(jìn)，達(dá)到提升市場競爭力的目的。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的可制造性的PCB設(shè)計規(guī)范詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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07-14
2021
EDA技術(shù)PCB設(shè)計
EDA技術(shù)在PCB設(shè)計中的發(fā)展與應(yīng)用隨著科學(xué)研究與技術(shù)開發(fā)的市場化，采用傳統(tǒng)的電子設(shè)計手段在較短的時間內(nèi)完成復(fù)雜電子系統(tǒng)的設(shè)計，已經(jīng)越來越難完成了。為適應(yīng)這種現(xiàn)狀，日趨完善的EDA技術(shù)正在逐步取代傳統(tǒng)的電子設(shè)計方法。EDA是目前最新、最全面的電子設(shè)計技術(shù)及工具，它的出現(xiàn)為電子設(shè)計工作者提供了一種全新的設(shè)計方法，它覆蓋了電子設(shè)計的主要環(huán)節(jié)，對所設(shè)計的電路進(jìn)行仿真、電磁性和信號完整性分析，從而對電路設(shè)計和印刷板設(shè)計進(jìn)行綜合認(rèn)證，得出最佳的設(shè)計參數(shù)，并進(jìn)行產(chǎn)品的定性。一、EDA軟件簡介“EDA”就是Electronic Design Autom ation(電子設(shè)計自動化)，也就是能夠幫助人們設(shè)計電子電路或系統(tǒng)的軟件工具，該工具可以使設(shè)計更復(fù)雜的電路和系統(tǒng)成為可能。目前進(jìn)入我國并具有廣泛影響的EDA軟件有：muhisim7、OW_AD、Protel、Viewlogio、Mentor、Synopsys、PCBWId、Cadence、MicmSim等等，這些軟件各具特色，大體分為芯片級設(shè)計工具、電路板級設(shè)計工具、可編程邏輯器件開發(fā)工具和電路仿真工具等幾類；其中Protel是國內(nèi)最流行、使用最廣泛的一種印制電路板(PCB)設(shè)計的首選軟件，由澳大利亞protdTechnology公司出品，過去只是用來進(jìn)行原理圖輸入和PCB版圖設(shè)計，從Protel 98開始，加入了模擬數(shù)字混合電路仿真模塊(SIM)和可編程邏輯器件設(shè)計模塊(PLD)，1999年P(guān)rotel推出了功能更加強(qiáng)大的EDA綜合設(shè)計環(huán)境Protel 99，它將EDA的全部內(nèi)容整合為一體，成為完整的EDA軟件，因而該軟件發(fā)展?jié)摿艽?，但它最具特色和最?qiáng)大的功能仍是原理圖輸人和PCB版圖設(shè)計；另外還有Ultiboard與Multisim配套的PCB設(shè)計軟件，PCBWizard與LivaWire配套的PCB制作軟件包等等。二、EDA技術(shù)的發(fā)展歷程EDA技術(shù)是一門涉及計算機(jī)圖形學(xué)、微電子工藝等學(xué)科的綜合性技術(shù)，隨著計算機(jī)、集成電路、電子系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展，經(jīng)歷了一個由淺到深的過程。從20世紀(jì)60年代中期開始，人們就利用各種計算機(jī)輔助設(shè)計工具來取代手工操作，進(jìn)行IC版圖編輯和PCB布局布線，改變了傳統(tǒng)的手土方法制圖和設(shè)計集成電路方法，由于PCB布局布線工具受到計算機(jī)工作平臺的制約，其支持的設(shè)計工作有限，性能比較差。20世紀(jì)80年代，由于各種設(shè)計工具(如原理圖輸入、版圖自動布局)均已齊全，人們采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)管理技術(shù)將各個工具集成為一個系統(tǒng)，提供標(biāo)準(zhǔn)元件庫，使設(shè)計工作方便快捷，但在設(shè)計過程中，自動化和智能化程度還不高，各種EDA軟件界面千差萬別，學(xué)習(xí)使用困難，并且互不兼容，直接影響到設(shè)計環(huán)節(jié)問的銜接。20世紀(jì)90年代以來，電子工藝水平已經(jīng)達(dá)到了深亞微米級，人們開始追求貫徹整個設(shè)計過程的自動化，把精力集中在創(chuàng)造性的方案與概念構(gòu)思上，從而可以提高設(shè)計效率，縮短產(chǎn)品的研制周期。這時的EDA工具不僅具有電子系統(tǒng)設(shè)計的能力，而且能提供獨立于工藝和廠家的系統(tǒng)級設(shè)計能力，具有高級抽象的設(shè)計構(gòu)思手段。三、EDA技術(shù)的基本特征利用EDA工具，電子設(shè)計師可以從概念、算法、協(xié)議等開始設(shè)計電子系統(tǒng)，大量工作可以通過計算機(jī)完成，并可以將電子產(chǎn)品從電路設(shè)計、性能分析到設(shè)計IC版圖或PCB版圖的整個過程在計算機(jī)上自動處理完成。（1）用軟件設(shè)計的方法來設(shè)計硬件，硬件系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換是由有關(guān)的開發(fā)軟件自動完成的，設(shè)計輸入可以是原理圖V H DL語言，通過軟件設(shè)計方式的測試，實現(xiàn)對特定功能硬件電路的設(shè)計，而硬件設(shè)計的修改工作也如同修改軟件程序一樣快捷方便，設(shè)計的整個過程幾乎不涉及任何硬件，可操作性、產(chǎn)品互換性強(qiáng)。（2）不同公司的軟件工具集成到一個統(tǒng)一的計算機(jī)平臺上，使之成為一個完整的EDA系統(tǒng)，實現(xiàn)各種EDA工具間的優(yōu)化組合和資源共享；采用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，不同設(shè)計風(fēng)格和應(yīng)用場合的要求使各具特色的EDA工具被集成在同一個工作站上，從而使EDA框架標(biāo)準(zhǔn)化；各個仿真器對同一個設(shè)計進(jìn)行協(xié)同仿真，進(jìn)一步提高了EDA系統(tǒng)的工作效率和靈活性。（3）EDA設(shè)計方法又稱為基于芯片的設(shè)計方法，集成化程度更高，可實現(xiàn)片上系統(tǒng)集成，進(jìn)行更加復(fù)雜的電路芯片化設(shè)計和專用集成電路設(shè)計，使產(chǎn)品體積小、功耗低、可靠性高；可在系統(tǒng)編程或現(xiàn)場編程，使器件編程、重構(gòu)、修改簡單便利，可實現(xiàn)在線升級；可進(jìn)行各種仿真，開發(fā)周期短，設(shè)計成本低，設(shè)計靈活性高。（4）EDA技術(shù)根據(jù)設(shè)計輸入文件，將電子產(chǎn)品從電路功能仿真、性能分析、優(yōu)化設(shè)計到結(jié)果測試的全過程在計算機(jī)上自動處理完成，自動生成目標(biāo)系統(tǒng)，使設(shè)計人員不必學(xué)習(xí)許多深入的專業(yè)知識，也可免除許多推導(dǎo)運算即可獲得優(yōu)化的設(shè)計成果，設(shè)計自動化程度高，減輕了設(shè)計人員的工作量，開發(fā)效率高。四、EDA技術(shù)設(shè)計流程EDA技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計、產(chǎn)品檢測及產(chǎn)品開發(fā)等各個方面都具有優(yōu)異的功能，它能幫助專業(yè)技術(shù)人員進(jìn)行快速的產(chǎn)品設(shè)計、檢測，真正做到“設(shè)計即正確”。（1）在設(shè)計方式上，EDA技術(shù)為電子設(shè)計領(lǐng)域帶來根本性的變革，是一種面向未來的電子設(shè)計理念，利用EDA軟件，將傳統(tǒng)的“電路設(shè)計+硬件搭試+調(diào)試焊接”的模式轉(zhuǎn)變?yōu)樵谟嬎銠C(jī)上自動完成，人們在計算機(jī)中設(shè)計出電子電路的原理圖模型，然后驗證其理論上的可行性，接著畫出其印刷電路板，從而高效優(yōu)質(zhì)地完成從原理圖邏輯連接向電路元器件物理連接的轉(zhuǎn)化過程。改變傳統(tǒng)的子產(chǎn)品設(shè)計周期長、耗費材料多、設(shè)計費用高、不利于產(chǎn)品更新?lián)Q代的繁瑣而冗長的過程，解決當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)問題時依賴人的因素和面對大型的電子電路就顯得力不從心的問題。（2）在設(shè)計方法上，設(shè)計者采用一種高層次的“自頂向下”的全新設(shè)計方法，首先在頂層進(jìn)行功能方框圖的劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計，然后在方框圖一級進(jìn)行仿真、糾錯，用硬件描述語言對高層次的系統(tǒng)行為進(jìn)行描述，在系統(tǒng)一級進(jìn)行驗證，再用綜合工具對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，其對應(yīng)的物理實現(xiàn)級可以是印刷電路板或?qū)Ｓ眉呻娐?；與過去選擇標(biāo)準(zhǔn)集成電路“自底向上”地構(gòu)造出一個新的系統(tǒng)相比，由于設(shè)計的主要仿真和調(diào)試過程是在高層次上完成的，這不僅有利于及早發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)設(shè)計上的錯誤，避免設(shè)計工作的浪費，而且也減少了邏輯功能仿真的工作量，提高了設(shè)計的一次成功率。（3）在電路設(shè)計流程中，差的信號完整性不是由某一因素導(dǎo)致的，而是由板級設(shè)計中多種因素共同引起的，設(shè)計人員首先確定設(shè)計方案，選擇合適的元器件，然后根據(jù)具體的元器件設(shè)計電路原理圖，接著進(jìn)行故障分析、模擬電路的交直流分析、瞬態(tài)分析等第一次仿真。這一次仿真主要是將設(shè)計輸入EDA工具進(jìn)行仿真，檢驗設(shè)計方案在功能方面的正確性，檢查邏輯功能的正確性；保證信號在信號線上的質(zhì)量，特別要注意在高速電路中，所使用的芯片的切換速度過快、連接元件布設(shè)不合理、電路的互聯(lián)不合理等引起信號的完整性問題的解決，具體主要包括串?dāng)_、反射、過沖與下沖、振蕩、信號延遲等。（4）通過EDA系統(tǒng)，可事先排除大部分設(shè)計的缺陷，在計算機(jī)上仿真出近似于實際電路的數(shù)據(jù)和響應(yīng)波形。設(shè)計人員無須通過門級原理圖描述電路，而是針對設(shè)計目標(biāo)進(jìn)行功能描述，擺脫了電路細(xì)節(jié)的束縛，在制作PCB板之前還可以進(jìn)行熱分析、噪聲及竄擾分析、電磁兼容分析、可靠性分析等，并且可以將分析后的結(jié)果參數(shù)反標(biāo)回電路圖，進(jìn)行第二次仿真，檢驗PC B板在實際工作環(huán)境中的可行性；制板過程中計算機(jī)在布線中把電磁干擾、熱干擾建成數(shù)學(xué)模型加以排除以保證布線質(zhì)量。由此可見，EDA技術(shù)使設(shè)計人員在實際的電子系統(tǒng)產(chǎn)生前，就可以全面地了解系統(tǒng)的功能特性及物理特性，從而將開發(fā)風(fēng)險消除在設(shè)計階段，縮短了開發(fā)時間，降低了開發(fā)成本?？偨Y(jié)EDA技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，巳成為現(xiàn)代電子設(shè)計的核心，隨著電子產(chǎn)品更新的加快，EDA技術(shù)作為電子產(chǎn)品開發(fā)研制的源動力，其應(yīng)用水平與普及程度，已成為衡量一個國家電子技術(shù)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一，所以發(fā)展EDA技術(shù)將是電子設(shè)計領(lǐng)域和電子產(chǎn)業(yè)界的一場重大的技術(shù)革命，掌握EDA技術(shù)已成為當(dāng)今電子電路和硬件系統(tǒng)設(shè)計者的重要任務(wù)。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的EDA技術(shù)在PCB設(shè)計中的發(fā)展與應(yīng)用詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-13
2021
PCB板快速制造系統(tǒng)
基于激光直寫電路技術(shù)的PCB板快速制造系統(tǒng)研發(fā)新的電子產(chǎn)品，需要經(jīng)過產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)加工和調(diào)試等工序，其中，ＰＣＢ板的設(shè)計、制造是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一。大多數(shù)的元器件都可以在市場上采購到成品，而ＰＣＢ板必須根據(jù)不同的產(chǎn)品進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計、制造；因此，ＰＣＢ板設(shè)計、制造的周期長短對新產(chǎn)品的研發(fā)周期有著較大影響。目前，按照ＰＣＢ板生產(chǎn)廠的生產(chǎn)工藝，即使只生產(chǎn)１塊樣品ＰＣＢ板，也和生產(chǎn)大批量ＰＣＢ板的工藝流程一樣，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、光繪、下料、鉆孔、金屬化孔、貼膜或網(wǎng)印、曝光、圖形電鍍、蝕刻、阻焊涂覆、噴錫、絲印字符、外型加工和清洗等數(shù)十道工序。在這種生產(chǎn)模式下，從設(shè)計方和ＰＣＢ板生產(chǎn)廠家確認(rèn)ＰＣＢ板設(shè)計文件開始，到最終完成ＰＣＢ板的制造，通常至少需要幾天到１周的時間。這種工藝能滿足批量產(chǎn)品的生產(chǎn)周期需要，但并不適合生產(chǎn)樣品ＰＣＢ板。在首件樣機(jī)階段，鑒于在技術(shù)方面始終會存在一些不確定的風(fēng)險，產(chǎn)品的設(shè)計、調(diào)試時間不可控，常常會出現(xiàn)設(shè)計、調(diào)試，再修改設(shè)計、再調(diào)試的問題，在這種情況下，長達(dá)數(shù)天的樣品ＰＣＢ板制造周期是不能被接受的。為了解決單件樣品ＰＣＢ板生產(chǎn)周期較長的問題，近年來研發(fā)出了ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)，該系統(tǒng)最快可在１個工作日內(nèi)完成樣品ＰＣＢ板的制造。本文對目前常見的３種ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)分別進(jìn)行介紹和對比分析，并給出了基于激光直寫電路技術(shù)的ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)的制程工藝。一、ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)共同的工藝步驟如下：１）鉆孔及金屬化孔；２）線路圖形制作；３）阻焊圖形制作；４）字符圖形制作；５）助焊防氧化處理。其中，影響ＰＣＢ板成品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟為金屬化孔和線路圖形制作。ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)根據(jù)線路圖形制作的工作原理可分為３類：化學(xué)蝕刻、物理雕刻和激光直寫加工，其各自特點對比見表１。１）化學(xué)蝕刻?；瘜W(xué)蝕刻法是利用化學(xué)蝕刻液將需要去掉的絕緣材料從基材上去掉，制作出合適的電路圖形。化學(xué)蝕刻法因要使用一系列酸堿試劑，對環(huán)保會有一定影響，并且化學(xué)蝕刻的工序較多，工藝流程相對復(fù)雜一些，實施起來較另外２種方式要有難度一些，所以現(xiàn)在不是主推的方式。２）物理雕刻。物理雕刻方式的原理是將線路板的線路信息轉(zhuǎn)化為三維位置信息，然后通過步進(jìn)電動機(jī)控制雕刻刀具沿著ＸＹＺ軸導(dǎo)軌控制移動，從而控制雕刻刀具在空白線路板上進(jìn)行雕刻。按這種方法，一塊典型的雙面電路板的制作時間約為１～２ｈ，能在１天之內(nèi)做出樣品ＰＣＢ板；但物理雕刻方式受限于機(jī)械加工刀具，對于一些精密線路圖形的加工不能很好地保證，如當(dāng)孔徑＜１５０μｍ時，由于機(jī)械鉆頭易損，而使加工成本大為增加，加工進(jìn)度也會受到影響。３）激光直寫。激光直寫方式的原理是根據(jù)需要加工物體的不同材質(zhì)，選用不同波長的激光，使用高功率激光束照射到材料表面，使材料表面引發(fā)光化學(xué)反應(yīng)，最終加工出需要得到的線路圖形。相較于物理雕刻方式，因為在加工過程中激光束能量密度高，加工速度快，對非激光照射部位基本沒有影響，而且對加工部位也沒有機(jī)械接觸，所以激光加工不會對被加工材料產(chǎn)生機(jī)械應(yīng)力，同時可以干凈無殘留的去除金屬層，加工出線路圖形。二、激光直寫電路技術(shù)激光直寫電路技術(shù)就是使用激光直寫方式的原理，在ＰＣＢ板的敷銅層或鍍金層上加工出所需線路圖形的技術(shù)。目前，市場上最先進(jìn)的激光加工設(shè)備主要是用綠光或紫光２種光譜的激光進(jìn)行加工，已經(jīng)可以做到完全采用激光直寫技術(shù)完成線路圖形的制作。加工過程中無需任何掩膜，用一束激光即可快速去除金屬層。特別是基于３５５ｎｍ的紫外激光，各種構(gòu)成ＰＣＢ板基板的材料大多數(shù)都能被加工，包括銅、高分子樹脂材料和玻璃纖維等。采用紫外激光對材料的熱沖擊較小，原理如圖１所示。圖１中，紫外激光具有高光子能量，當(dāng)紫外激光照射到加工材料表面時，材料表面的分子吸收紫外激光中的光子后，與自身電子相互作用，直接破壞連接物質(zhì)原子組分的化學(xué)鍵，使分子鏈斷裂，斷裂后的小分子以爆炸的形式向外強(qiáng)烈噴射，脫離材料表面。使用激光加工方式，在加工精度的穩(wěn)定性以及后期設(shè)備的運行維護(hù)保養(yǎng)方面有較大優(yōu)勢。激光加工設(shè)備的核心部件激光發(fā)生器的理論使用時間通常為１０萬ｈ，實際使用壽命一般在５年以上；通過激光發(fā)生器發(fā)出的激光束，在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)可以保持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，這樣就能避免傳統(tǒng)物理雕刻方式銑刀、鉆頭磨損后帶來的加工精度不一致；在設(shè)備的日常保養(yǎng)方面，激光加工設(shè)備只需要做好設(shè)備的防塵和清潔即可，不需要上油潤滑等操作，可以在較大程度上減少后期設(shè)備運行的維護(hù)保養(yǎng)費用。三、PCB板制程工藝３．１鉆孔在鉆孔方面，使用紫外激光加工孔的工藝方法有３種：激光沖孔、激光套孔和激光螺旋加工。１）激光沖孔。其工藝方法是保持激光束的位置不動，設(shè)置高重復(fù)率激光脈沖，對孔位置處進(jìn)行持續(xù)加工。激光加工設(shè)備的脈沖頻率一般可設(shè)置為２５０～３００ｋＨｚ，在每個脈寬時間孔的深度都會增加。這種工藝方法加工，孔的大小取決于聚焦的光斑尺寸。紫外激光加工設(shè)備聚焦點光斑直徑可小至１５μｍ，所以采用該工藝方法能夠完成直徑較小孔的加工，特別適合盲孔的加工。２）激光套孔。其工藝方法是設(shè)置激光束在孔的位置處，沿著孔的外延圓周，一圈一圈地作圓周循環(huán)運動。走完第１圈，會在孔外延圓周的位置處加工出１個圓形槽。每走１圈，槽的深度就會增加一些。當(dāng)從ＰＣＢ板的頂部加工到底部，打穿底部后，在加工過程中和底部相連的圓柱體材料會脫落，形成１個通孔。這種工藝方法適合加工通孔，不適合加工盲孔，因為如果孔沒有打穿，加工過程中孔中心區(qū)域的圓柱體材料會殘留在孔中間。３）激光螺旋加工。其工藝方法是設(shè)置激光束從孔的中心開始加工，以螺旋式從中心處向外移動。隨著激光束的移動，孔的深度和直徑會不斷變大。這種工藝方法適合加工大尺寸的孔。在實際加工中，可以根據(jù)孔的種類和大小，分別選用上述３種工藝方法，通過調(diào)整激光脈沖頻率和能量，直接將表層的銅打掉，再打掉下層材質(zhì)。相較于其他激光，紫外激光加工出來的盲孔底部更干凈，且無碳化現(xiàn)象，為后工序金屬化孔提供了很好的處理表面。采用紫光激光加工后的盲孔效果圖如圖２所示。鑒于激光加工的特點，在加工微孔和盲孔時有相當(dāng)?shù)膬?yōu)勢。但在實際生產(chǎn)中，對于板材厚度＞０．５ｍｍ的ＰＣＢ板，在加工＞０．８ｍｍ孔徑的通孔時，使用激光設(shè)備鉆孔的效率沒有使用物理雕刻機(jī)鉆孔效率高；所以，對于板厚＞０．５ｍｍ的ＰＣＢ板，可優(yōu)先考慮使用物理雕刻機(jī)進(jìn)行鉆孔。３．２金屬化孔孔加工成型后要做金屬化孔處理，以達(dá)到孔被金屬化貫通的效果。金屬化孔要有良好的機(jī)械韌性和導(dǎo)電性。金屬化孔有２種方法：物理金屬化孔和化學(xué)金屬化孔。１）物理金屬化孔。其原理是使用導(dǎo)電膏讓孔導(dǎo)電。該系統(tǒng)能加工的通孔最小直徑為０．４ｍｍ，孔的最大徑深比為１∶４。金屬化孔后的接觸電阻約為２０ｍΩ。物理金屬化孔的工藝流程如下：ａ．將專用保護(hù)膜粘貼在ＰＣＢ板兩面；ｂ．使用激光加工設(shè)備鉆孔（對于ＰＣＢ板板厚＞０．５ｍｍ，以及孔徑＞０．８ｍｍ的通孔，可優(yōu)先考慮使用物理雕刻機(jī)鉆孔）；ｃ．把ＰＣＢ板放置在真空吸附臺上，用橡膠刮刀把導(dǎo)電膏采取刷的方式涂覆在ＰＣＢ板一面的保護(hù)膜上；ｄ．打開真空吸附功能，在抽真空的作用下將導(dǎo)電膏吸入孔內(nèi)；ｅ．翻轉(zhuǎn)ＰＣＢ板，重復(fù)步驟ｃ和步驟ｄ；ｆ．去掉保護(hù)膜，在烤箱中固化導(dǎo)電膏，固化溫度設(shè)置為１６０℃，固化時間為３０ｍｉｎ。物理金屬化孔的優(yōu)勢是操作簡便，無需使用電鍍工藝，且過程中不使用化學(xué)藥品，較為環(huán)保；但金屬化孔的貫通可靠性不如化學(xué)電鍍工藝。２）化學(xué)金屬化孔。其原理是化學(xué)電鍍原理。該工藝分為４個基本步驟：預(yù)浸→活化→微蝕→化學(xué)鍍銅。具體如下：ａ．預(yù)浸工序可選用主要化學(xué)成分是５％Ｎａ２ＣＯ３的溶液，在加熱條件下，可去除ＰＣＢ板在前工序中產(chǎn)生的汗?jié)n、油污等；ｂ．活化工序可選用黑孔液，其主要化學(xué)藥液的成分為Ｃ（石墨）粒子溶液，該溶液的主要作用是完成孔內(nèi)壁粘覆均勻一層導(dǎo)電炭膜；ｃ．微蝕工序可選用５％的Ｎａ２Ｓ２Ｏ８溶液，該溶液主要完成黑孔后的板基材料表面炭黑的溶解；ｄ．化學(xué)鍍銅工序可選用主要化學(xué)成分是１０％的ＣｕＳＯ４溶液，該溶液主要作用是作為電鍍的導(dǎo)電質(zhì)，實現(xiàn)金屬化孔。目前，較先進(jìn)的桌面型化學(xué)金屬化孔設(shè)備對陽極板作了優(yōu)化，并且增加了反向脈沖電鍍電源，這２種技術(shù)的結(jié)合可以較為有效地保證電鍍銅厚的均勻度。３．３線路圖形制作在線路圖形成型加工方面，采用紫外激光設(shè)備可以實現(xiàn)在ＰＣＢ板金屬涂覆層上直寫出電路圖形。在實際生產(chǎn)中，設(shè)置短脈沖時間高脈沖能量的激光束，對線路的熱沖擊效應(yīng)較小，對加工精細(xì)間距的電路和射頻微波電路效果較好。３．４阻焊圖形和字符圖形制作阻焊層是在ＰＣＢ板制作中在ＰＣＢ板表面形成一層特定圖形的保護(hù)膜。阻焊圖形和字符圖形的制作原理是將油墨使用絲網(wǎng)印刷到ＰＣＢ板的板面后，采用加熱的方式進(jìn)行固化。具體的工藝步驟如下：印刷感光阻焊油墨→阻焊圖形曝光→阻焊圖形顯影→印刷感光字符油墨→字符圖形曝光→字符圖形顯影→阻焊與字符油墨熱固化。在印刷油墨時，ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)并不采用做絲網(wǎng)模具的方式，而是使用激光打印機(jī)，直接將感光材料打印成印刷油墨所需要的菲林片。這就不需要制作絲網(wǎng)模具產(chǎn)生的等待時間（通常是１ｄ），從而大大縮短了生產(chǎn)周期，整個過程在１～２ｈ內(nèi)可以完成。３．５助焊防氧化處理助焊防氧化處理的原理是使用化學(xué)試劑和銅面產(chǎn)生反應(yīng)，在裸銅上就能形成一定厚度的有機(jī)膜層。該有機(jī)膜層既可有效將銅層焊盤與空氣隔離，防止焊盤氧化，又可保證焊接性能。該工藝通過４步較簡單的操作，即除油→微蝕→酸洗→成膜，在１～２ｈ內(nèi)即可完成，具體如下。１）除油工序可選用主要化學(xué)成分為５％Ｎａ２ＣＯ３的溶液，在加熱條件下，可去除ＰＣＢ板在前工序中產(chǎn)生的汗?jié)n、油污等。２）微蝕工序可選用５％的Ｎａ２Ｓ２Ｏ８溶液，微蝕后可形成粗糙的銅面，便于成膜。微蝕的厚度直接影響到成膜速率，因此要形成穩(wěn)定的膜厚，保持微蝕厚度的穩(wěn)定性是非常重要的，一般將微蝕厚度控制在１．０～１．５μｍ比較合適。３）酸洗工序可選用１％的稀Ｈ２ＳＯ４溶液，主要用途是去除ＰＣＢ板在前工序中因接觸空氣而可能產(chǎn)生的氧化物。４）成膜工序可選用ＯＳＰ有機(jī)試劑，該溶液通過化學(xué)反應(yīng)可以在銅表面形成一層厚度為０．３～０．４μｍ的憎水性有機(jī)保護(hù)膜，此膜用以保護(hù)銅面于常態(tài)環(huán)境中不再繼續(xù)氧化，且在焊接高溫下，保護(hù)膜易被助焊劑清除，能在極短時間內(nèi)與熔融錫結(jié)成牢固的焊點。通過上述方式處理過的ＰＣＢ板，如使用抽真空包裝存放，可焊性可保存至３個月。超期后，焊盤的可焊性會下降。結(jié)語基于激光直寫電路技術(shù)的ＰＣＢ板快速制造系統(tǒng)，解決了物理雕刻方式精度不夠的問題；并且由于采用的是非接觸式加工，對ＰＣＢ板也沒有機(jī)械應(yīng)力的影響，能進(jìn)一步提高線路的可靠性，是制造樣品ＰＣＢ板一個很好的選擇。需要指出的是，采用該系統(tǒng)加工出來的ＰＣＢ板，因為只經(jīng)過了簡單的助焊防氧化處理，不能保證在較長周期內(nèi)的質(zhì)量可靠性，所以只適用于設(shè)計方案的驗證，而不能用于正式的工業(yè)產(chǎn)品交付。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的基于激光直寫電路技術(shù)的PCB板快速制造系統(tǒng)。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。注：部分圖片內(nèi)容來源于網(wǎng)絡(luò)，如有侵權(quán)，請聯(lián)系刪除。
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07-12
2021
功率放大電路類型
無論是分立元件放大電路還是集成放大電路，其末級都要接負(fù)載，而要驅(qū)動負(fù)載，放大電路的末級就要輸出較大的功率。能夠向負(fù)載提供足夠功率的放大電路稱為功率放大電路，簡稱功放。在能量控制和轉(zhuǎn)換方面，功率放大電路和其它放大電路沒有本質(zhì)上的區(qū)別，只是功放既不單純追求輸出高電壓，也不單純追求輸出大電流，而是追求在一定的電源電壓下，輸出盡可能大的功率和效率。放大器的工作狀態(tài)不同，特性也不同，因此在實際中，要根據(jù)功放電路不同的要求選擇不同的工作狀態(tài)。一、功放的特性及應(yīng)用功率放大電路根據(jù)晶體管導(dǎo)通時間的不同，可分為甲類、乙類、甲乙類和丙類等。1、甲類功放當(dāng)功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在負(fù)載線的中間時，功放管在輸入信號的整個周期內(nèi)都處于導(dǎo)通狀態(tài)，稱為甲類工作狀態(tài)，簡稱甲類功放。甲類功放的優(yōu)點是非線性失真小，但缺點是靜態(tài)電流大、管耗大、輸出功率小、效率低，效率的理論最大值為50％。由于非線性失真小，甲類功放可用在寬帶功率放大器中。由于效率低、輸出功率小，甲類功放可用在小功率放大電路，也可采用功率合成技術(shù)，實現(xiàn)多個功率放大器的聯(lián)合工作，來獲得較大的輸出功率。2、乙類功放當(dāng)功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在截止區(qū)時，功放管只在信號為正時導(dǎo)通，而信號為負(fù)時截止，即功放管僅在輸入信號的半個周期內(nèi)導(dǎo)通，稱為乙類工作狀態(tài)，簡稱乙類功放。乙類功放的優(yōu)點是管耗小，效率高，效率的理論最大值為78.5％，實際應(yīng)用中效率為50％左右。缺點是輸出信號缺少半個周期，失真較大。為了彌補(bǔ)這種失真，從而輸出完整的信號波形，通常采用兩個互補(bǔ)的三極管輪流導(dǎo)通，構(gòu)成互補(bǔ)對稱功率放大電路。但當(dāng)兩個三極管輪流導(dǎo)通時，由于死區(qū)電壓的存在，當(dāng)輸入信號小于功放管的死區(qū)電壓時，管子仍處于截止?fàn)顟B(tài)，因此在兩管輸出波形的交接處存在失真，這種失真稱為“交越”失真。3、甲乙類功放當(dāng)功放管的靜態(tài)工作點設(shè)置在負(fù)載線的下部靠近截止區(qū)時，在輸入信號的整個周期內(nèi)，功放管的導(dǎo)通時間大于半個周期，小于一個周期，稱為甲乙類工作狀態(tài)，簡稱甲乙類功放。在乙類互補(bǔ)功率放大電路中，給兩個三極管的基極加上恰當(dāng)?shù)钠?，使兩個三極管在靜態(tài)時均處在微導(dǎo)通狀態(tài)，當(dāng)兩個三極管輪流導(dǎo)通時，交替過程比較平滑，從而減小交越失真。甲乙類功放的典型應(yīng)用是音頻放大輸出。4、丙類功放在輸入信號的整個周期內(nèi)，功放管的導(dǎo)通時間小于半個周期，稱為丙類工作狀態(tài)，簡稱丙類功放。除了功放管，丙類功放還包含既起濾波作用又起阻抗匹配作用的輸出調(diào)諧回路，同時基極偏置電路和集電極偏置電路有特殊要求。丙類功放又因工作狀態(tài)的不同分為欠壓、臨界和過壓三種工作狀態(tài)。三極管工作在放大區(qū)和截止區(qū)時稱為欠壓狀態(tài)，三極管剛好不進(jìn)入飽和區(qū)時稱為臨界工作狀態(tài)，三極管進(jìn)入飽和區(qū)時稱為過壓狀態(tài)。三種狀態(tài)時集電極輸出的波形分別為尖頂余弦脈沖、略微平緩的余弦脈沖和頂端凹陷的余弦脈沖。丙類放大器可和諧振回路共同構(gòu)成丙類諧振功率放大器或丙類倍頻器。丙類功放工作在過壓和臨界狀態(tài)時效率高，理論上可達(dá)到100％，實際效率為70％左右。二、典型功率放大電路及應(yīng)用按輸出耦合方式的不同，功率放大電路又分為變壓器耦合功率放大電路、無輸出變壓器（OTL）功率放大電路、無輸出耦合電容（OCL）功率放大電路及雙向推挽無輸出變壓器（BTL）功率放大電路等。此外，功率放大電路還可分為分立元件功率放大電路和集成功率放大電路。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，集成電路已成為現(xiàn)代電子電路中的核心器件，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備中。LM386是一種音頻集成功率放大電路，具有頻響寬、功耗低、電壓增益可調(diào)節(jié)、適用的電源電壓范圍寬、外接元件少和總諧波失真小等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于錄音機(jī)、收音機(jī)和對講機(jī)中。隨著放大電路的進(jìn)一步研究，其分類越來越多，應(yīng)用也越來越廣泛。只有掌握了放大電路的各類狀態(tài)，才能根據(jù)需要靈活應(yīng)用。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的功率放大電路特性及應(yīng)用。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-11
2021
電路設(shè)計方法原則
隨著電子產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，電子產(chǎn)品層出不窮。在電子產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，電子電路的設(shè)計至關(guān)重要，其很大程度上影響著產(chǎn)品的性能，所以在進(jìn)行電子電路的設(shè)計時，要依據(jù)一定的設(shè)計原則，采用適當(dāng)?shù)脑O(shè)計方法，按照一定的設(shè)計步驟進(jìn)行，這樣才能保證電路設(shè)計的科學(xué)性，才能保證電子產(chǎn)品的性能與質(zhì)量。一、電子電路設(shè)計原則1、整體性原則：在進(jìn)行電子電路的設(shè)計時，要從整體出發(fā)，著重分析電子電路中各元件之間的關(guān)系，以及電子電路作為一個整體與外環(huán)境之間的關(guān)系。要充分的掌握電子電路的整體性質(zhì)，確定電子電路的類型，明確需實現(xiàn)的功能以及實現(xiàn)這些功能所應(yīng)采取的措施，進(jìn)而確定電子電路的整體設(shè)計方案。整體性原則需要建立在綜合控制與指導(dǎo)的基礎(chǔ)上：第一，進(jìn)行電子電路分析要以綜合為前提，要以綜合為最終的目標(biāo)，不考慮綜合的設(shè)計均為不全面、不合理的；第二，綜合是由多個小的綜合組成的，因此分析過程要對電路各部分分別進(jìn)行考察，然后再進(jìn)行總體的評估；第三，只有對電子電路進(jìn)行充分的分析后，才能就行綜合，綜合要以分析為基礎(chǔ)，未進(jìn)行分析的綜合不可避免的會加入主觀臆斷的成分，會給電子電路的設(shè)計帶來偏差。2、功能性原則：復(fù)雜的大電路均可以劃分為較小的具有不同層次的電路子系統(tǒng)，在進(jìn)行設(shè)計時，應(yīng)該先將較大規(guī)模的電路進(jìn)行細(xì)化，劃分為具有獨立功能的子系統(tǒng)，然后將其作為功能模塊，確定各模塊功能類型以及實現(xiàn)各模塊的功能要求，然后進(jìn)行具體電路的選擇，確定如何選擇合適的電子元件，確定各元件的使用參數(shù)，最終實現(xiàn)電路子系統(tǒng)的設(shè)計完成。3、最優(yōu)化原則：最優(yōu)化原則是電子電路設(shè)計的一項基本原則。因為電子元件自身存在的缺陷或者是電子元件、功能模塊的相互配合存在一些問題，會使得電子電路的功能不能得到充分的實現(xiàn)，這就需要在一定的設(shè)計原則、設(shè)計方法、設(shè)計步驟的前提下，從調(diào)整各元件或者各功能模塊入手，通過運算，得出最優(yōu)化的參數(shù)指標(biāo)，根據(jù)計算結(jié)果對相關(guān)的元件或者是模塊進(jìn)行調(diào)整，使得整個電路實現(xiàn)達(dá)到最優(yōu)化的目標(biāo)。4、可靠性與穩(wěn)定性原則：電子電路在電子設(shè)備中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，電子電路的穩(wěn)定性與可靠性將很大程度上影響著電子設(shè)備的使用功能和使用壽命，而電子電路的穩(wěn)定性又與電路的形式以及電子元件的選取有著密不可分的聯(lián)系，為了保證電子電路的穩(wěn)定性，需要遵循以下原則：在保證系統(tǒng)的性能和功能的前提下，應(yīng)盡量的簡化電子電路結(jié)構(gòu)；要合理的進(jìn)行軟硬件功能的劃分，遵循以軟件代替硬件的原則，實現(xiàn)軟硬件的相輔相成；盡量采用數(shù)字電路對模擬電路進(jìn)行替換，因為影響電子電路的因素較多而且比較復(fù)雜，發(fā)生的時間和頻率也具有不可預(yù)見性，因此，在進(jìn)行設(shè)計時，要對潛在的不穩(wěn)定因素采取有效的保護(hù)措施，常常采用抗干擾技術(shù)或者是容錯技術(shù)這兩種手段，使得電路能免受或者減輕由于不穩(wěn)定因素帶來的干擾。5、性能與價格比原則：在當(dāng)今電子產(chǎn)業(yè)競爭的背景下，要求電子產(chǎn)品必要要具有較短的開發(fā)設(shè)計周期，并要保證產(chǎn)品的具有優(yōu)良的性能以及使用過程的穩(wěn)定性。故為了提高企業(yè)的競爭力，在電子產(chǎn)品的設(shè)計中要保證產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性、先進(jìn)性及可操作性。二、電子電路的設(shè)計方法1、層次性設(shè)計方法電子電路設(shè)計一般可以分為三個層次：第一層為頂層，在進(jìn)行設(shè)計時，要面向整個系統(tǒng)，是對系統(tǒng)總體功能的描述；第二層為中層，在進(jìn)行設(shè)計時是面向電路級；第三層為底層，在進(jìn)行設(shè)計時是面對物理實現(xiàn)級，為最小的設(shè)計單元，具體的設(shè)計順序沒有要求，可以由工作人員的自由發(fā)揮。2、漸進(jìn)式設(shè)計方法漸進(jìn)式設(shè)計方法適用于應(yīng)用型電路，在進(jìn)行設(shè)計時，稍顯要先了解具體的需求，然后進(jìn)行圖紙的設(shè)計，然后在圖紙的基礎(chǔ)上進(jìn)行工作原理的分析，進(jìn)行基本電路單元的設(shè)計，最后將基本電路單元的設(shè)計進(jìn)行調(diào)試和優(yōu)化，最終實現(xiàn)整個電路的設(shè)計。3、硬件描述語言設(shè)計方法硬件描述語言設(shè)計方法是一種較為先進(jìn)的電路設(shè)計方法，其本質(zhì)就是電子設(shè)計自動化，在采用此種方法進(jìn)行設(shè)計時，首先要對工程的需求進(jìn)行分析，然后制定出能夠滿足需求的總體方案，然后根據(jù)總體方案進(jìn)行電子電路的設(shè)計，并通過仿真方式來檢驗電路設(shè)計的合理性與科學(xué)性，最后對各基本電路進(jìn)行組合，然后進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)整和優(yōu)化，最終實現(xiàn)較為合理的電路設(shè)計。4、最優(yōu)化設(shè)計方法電子產(chǎn)品的種類繁多，電路設(shè)計方式也是多種多樣，而像集成電路這樣的電路在制成之后很難進(jìn)行調(diào)整，所以在進(jìn)行電路設(shè)計時，要注重精度控制，可采用計算機(jī)進(jìn)行輔助，通過編寫適用于本電路的程序，實現(xiàn)電路各參數(shù)的優(yōu)化，完成電路的設(shè)計。三、電路的設(shè)計步驟（1）明確電路的設(shè)計要求：電路設(shè)計的形式多種多樣，在進(jìn)行設(shè)計時，首先需要明確電子產(chǎn)品的類型，然后確定電路的設(shè)計要求，根據(jù)要求進(jìn)行電路的設(shè)計。（2）設(shè)計電路的原理圖：在明確電子電路的設(shè)計要求后，需要對電路的原理圖進(jìn)行設(shè)計。（3）驗算電路以及選擇元器件：完成電路原理圖設(shè)計后，需對原理圖的合理性進(jìn)行驗算，考察其輸出功率及信號電壓方法倍數(shù)，確定其是否符合電路設(shè)計的基本要求。驗算工作完成后，需對電路所需元器件進(jìn)行選擇，重點考察元器件所能承受的最大功率以及信號電流，保證選擇的合理性。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的電子電路設(shè)計原則與方法。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-10
2021
嵌入式系統(tǒng)軟硬件
隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，大至航天飛機(jī)自動導(dǎo)航系統(tǒng)，小至移動電話、智能家用電器。嵌入式系統(tǒng)是一種典型的軟硬件混合系統(tǒng)，目前的產(chǎn)品一般包括嵌入式微處理器和相應(yīng)的控制軟件。一、嵌入式系統(tǒng)與軟硬件協(xié)同開發(fā)的簡介早期的微處理器都是4位和8位的。隨著制造技術(shù)的不斷發(fā)展，集成的8位微控制器開始出現(xiàn)，并且16位微處理器也開始用于更復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)中，32位結(jié)構(gòu)的設(shè)備和高度集成的微控制器逐漸占領(lǐng)了高端應(yīng)用的市場。盡管如此，功能更強(qiáng)大的微處理器并沒有取代早期的微處理器，而只是給嵌入式系統(tǒng)設(shè)計人員提供更大的選擇范圍，使其可以根據(jù)功能、特點、可用性和價格，選擇合適的微處理器產(chǎn)品。早期由于系統(tǒng)功能單一，嵌入的軟件部分都是由廠家自己單獨設(shè)計的代碼組成，所以非常簡單。但隨著應(yīng)用的擴(kuò)大，系統(tǒng)越來越復(fù)雜，尤其是對于高檔嵌入式微處理器系統(tǒng)，多任務(wù)模型被廣泛應(yīng)用于軟件開發(fā)，并且許多廠家還選擇了第三方的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)產(chǎn)品(RTOS)。嵌入式系統(tǒng)中的硬件資源環(huán)境一般比較苛刻，內(nèi)存一般都不大，要在如此緊張的資源下完成復(fù)雜的功能，這就要求嵌入式系統(tǒng)的軟件部分必須盡量的小巧、穩(wěn)定和高效。二、軟硬件聯(lián)合設(shè)計的一般方法軟硬件聯(lián)合設(shè)計方法是在軟硬件混合數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計過程中，針對傳統(tǒng)的設(shè)計方法割裂了軟件和硬件開發(fā)過程的缺陷而提出的，它是指軟件和硬件使用統(tǒng)一的設(shè)計方法及采用一致的設(shè)計工具來進(jìn)行綜合、驗證、模擬的設(shè)計方法。軟硬件聯(lián)合設(shè)計的主要步驟如下:(1)系統(tǒng)級建模描述:建立一個完整的系統(tǒng)描述，以便在不考慮實現(xiàn)細(xì)節(jié)的情況下驗證系統(tǒng)的行為，驅(qū)動功能驗證和軟硬件劃分；(2)軟硬件聯(lián)合綜合:包括軟硬件劃分和調(diào)度、約束代碼生成、硬件及接口綜合。(3)軟硬件聯(lián)合模擬、調(diào)試和驗證:在已知軟件和硬件部件行為的基礎(chǔ)上對系統(tǒng)的行為進(jìn)行建模，并驗證系統(tǒng)的功能和評價系統(tǒng)的性能。三、軟硬件聯(lián)合設(shè)計方法的運用與發(fā)展如前所述，嵌入式系統(tǒng)是一種典型的軟硬件混合系統(tǒng)。在設(shè)計的開始，設(shè)計者要對系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件劃分。這里的軟件及硬件不僅可以是分離的部件，也可以是同一個物理部件的不同抽象層次。在這兩種情況下，軟硬件之間的相互依賴關(guān)系都會導(dǎo)致在它們各自實現(xiàn)方法上的折衷。同時，由于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用需求變化大，對性能、實時性和靈活性的要求較強(qiáng)，最初的設(shè)計和劃分對于整個系統(tǒng)的設(shè)計質(zhì)量影響很大；又由于高端產(chǎn)品的復(fù)雜性使得許多問題在軟硬件集成過程中才會暴露出來。這些都對聯(lián)合綜合和聯(lián)合模擬提出了需求，因此，嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計有必要而且迫切需要引入軟硬件聯(lián)合設(shè)計的方法。從方法學(xué)的角度來看，嵌入式系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合設(shè)計遵循上述一般方法和規(guī)律。而隨著微電子技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)本身的發(fā)展，其設(shè)計方法還會呈現(xiàn)出一些新的特色。1、軟硬件劃分同其它軟硬件混合系統(tǒng)的設(shè)計一樣，軟硬件劃分是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中十分關(guān)鍵的一步。如何提高劃分算法的效率，降低時間復(fù)雜性，是研究的重點。已有的研究成果從多方面提高劃分的有效性，除了最基本的模擬退火算法，還提出了基于編譯器指導(dǎo)的方法、基于圖的最小代價算法、軟硬件流水線化、交互式劃分等方案。2、商用組件的標(biāo)準(zhǔn)化和高度集成化對軟硬件設(shè)計的影響隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，更多的標(biāo)準(zhǔn)商用組件投入市場，同時高度集成的設(shè)備減少了芯片的數(shù)量。許多設(shè)計人員現(xiàn)在都非常樂意使用合并更多功能的微處理器和微控制器。相應(yīng)地，軟件的設(shè)計也出現(xiàn)了變化。軟件開發(fā)工作量急劇增長，經(jīng)常達(dá)到全部工作的70%～80%。為了縮短開發(fā)周期，伴隨著硬件標(biāo)準(zhǔn)化的趨勢，軟件內(nèi)容也從自行設(shè)計轉(zhuǎn)向盡量采用具有知識產(chǎn)權(quán)的產(chǎn)品。利用可移植代碼和標(biāo)準(zhǔn)的實時操作系統(tǒng)，成為設(shè)計嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件的方向。當(dāng)然，對于嵌入式系統(tǒng)開發(fā)人員而言，涉及標(biāo)準(zhǔn)部件的集成和選擇知識產(chǎn)權(quán)的決策也是非常復(fù)雜的，現(xiàn)在和將來都必須面對。從上述的變化中，可以看出:隨著標(biāo)準(zhǔn)化軟硬件組件的日益豐富，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中軟硬件劃分的粒度增大，從而系統(tǒng)描述相對明確化，軟硬件設(shè)計工作明顯簡化，更注重接口設(shè)計和整體性能，設(shè)計空間靈活性和多樣性大大增加。這些變化對現(xiàn)有的設(shè)計方法和相關(guān)技術(shù)提出了新的需求，比如如何精化劃分算法，使之無需考慮不必要的細(xì)節(jié)，又比如進(jìn)一步提高聯(lián)合模擬和驗證的抽象層次，縮短開發(fā)周期等等問題。3、嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的“聯(lián)合”與“分散”在傳統(tǒng)的設(shè)計方法中，軟件的設(shè)計往往滯后于硬件，而軟硬件聯(lián)合設(shè)計方法中所采取的聯(lián)合模擬技術(shù)、虛擬原型技術(shù)正是要彌補(bǔ)這種差距，因此，軟件和硬件設(shè)計工程師一起工作成為一種發(fā)展潮流。通過聯(lián)合設(shè)計，特別是聯(lián)合驗證技術(shù)，軟件工程師能夠盡早在真實硬件上測試，而硬件工程師能夠盡早在原型設(shè)計周期中驗證他們的設(shè)計。要達(dá)到這個目標(biāo)必須提供集成的開發(fā)環(huán)境，在這個環(huán)境中可以完成軟硬件建模、聯(lián)合模擬及評價。目前已有一些解決方案，如指令集仿真器和標(biāo)準(zhǔn)的低價格的商業(yè)評估版。另外，低成本的主-目標(biāo)機(jī)連接技術(shù)已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)發(fā)展的另一特點是，需要的開發(fā)人員越來越多。為了有效管理開發(fā)隊伍，必須將一些專有技術(shù)封裝起來，以便使非專業(yè)人員可以安全、可靠和直接的方式使用。因而，在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中還要引入面向?qū)ο蟮乃枷?。在許多大公司中，軟件開發(fā)隊伍不是簡單的增長，而是正在分散化，成員的工作地點可以分布于不同的地域或不同的國家。這種情況導(dǎo)致了“技術(shù)中心”的出現(xiàn)，因而使用“軟件部件”變得越來越現(xiàn)實。四、SOPC 嵌入式系統(tǒng)中軟硬件協(xié)同簡介隨著半導(dǎo)體技術(shù)的高速發(fā)展，集成電路的規(guī)模不斷增大，以及大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷某霈F(xiàn)，使得整個系統(tǒng)集成在單個芯片上并實現(xiàn)在系統(tǒng)可編程成為可能，這就是片上可編程系統(tǒng)SOPC(System on a Programmable Chip)。它支持并行SOPC技術(shù)具有靈活的設(shè)計方式:可裁減、可擴(kuò)充、可升級，并具有軟硬件在系統(tǒng)可編程的功能?；贔PGA(Field－Programmable Gate Array，即現(xiàn)場可編程門陣列)的片上可編程系統(tǒng)SOPC設(shè)計近年來在半導(dǎo)體領(lǐng)域中呈現(xiàn)出高速增長態(tài)勢，成為系統(tǒng)級設(shè)計者的首選，但是隨著系統(tǒng)規(guī)模的不斷增大，使得整個系統(tǒng)的設(shè)計變得非常困難，系統(tǒng)開發(fā)周期越來越長，而現(xiàn)今的嵌入式電子產(chǎn)品對系統(tǒng)的開發(fā)周期是非常敏感的，因此快速、高效的設(shè)計方法是一個值得探討和研究的問題。對于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中存在的這些問題，研究者提出了一種軟硬件協(xié)同設(shè)計的新方法。SOPC系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，系統(tǒng)中許多功能模塊既可以由硬件來完成，也可以由軟件來實現(xiàn)。硬件實現(xiàn)的特點是性能高、速度快，但是成本較高、靈活性差；而軟件實現(xiàn)的特點是靈活性好、成本較低，但是性能差。因此，設(shè)計實現(xiàn)過程中如何兼顧系統(tǒng)的功能和性能(如功耗、成本、面積等)需求，使它們達(dá)到一種最優(yōu)組合，這正是軟硬件協(xié)同設(shè)計方法所要解決的主要問題。五、傳統(tǒng)電子設(shè)計方法目前，國內(nèi)外的企業(yè)普遍采用的是傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法。這種方法的步驟是首先對系統(tǒng)的需求描述進(jìn)行定義，然后進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件劃分，劃分好以后就開始分別進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計，如果硬件和軟件設(shè)計中發(fā)現(xiàn)錯誤將直接返回到軟硬件的劃分。傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計流程如圖1所示。這種方法的缺點如下:1)系統(tǒng)的軟件設(shè)計和硬件設(shè)計的并行性低，設(shè)計周期較長。這種設(shè)計流程采用先對硬件進(jìn)行設(shè)計，然后是軟件設(shè)計。即硬件設(shè)計好之后，在此硬件基礎(chǔ)之上進(jìn)行軟件設(shè)計。此串行化的設(shè)計方法當(dāng)硬件設(shè)計完成再進(jìn)行軟件的調(diào)試時，如果發(fā)現(xiàn)硬件設(shè)計出現(xiàn)錯誤，糾正錯誤就要付出高昂的人力、物力代價。不能對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行協(xié)同驗證，導(dǎo)致了設(shè)計重復(fù)性工作的次數(shù)大幅度增多，加大了設(shè)計成本。2)系統(tǒng)設(shè)計層次低，系統(tǒng)級設(shè)計依賴于手工，設(shè)計的大規(guī)模超出了設(shè)計人員的能力，系統(tǒng)的軟硬件的開發(fā)流程缺少溝通與協(xié)調(diào)，導(dǎo)致設(shè)計效率的降低。3)對于定制的嵌入式處理器不支持，嵌入式處理器為固定的模塊，不支持設(shè)計的可重用。六、軟硬件協(xié)同設(shè)計方法的特點因為傳統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方法的這些缺點，人們開始探索新的設(shè)計方法來適應(yīng)高速發(fā)展的嵌入式系統(tǒng)，這種方法就是軟硬件協(xié)同設(shè)計方法。它早在1993年就已經(jīng)成為嵌入式系統(tǒng)中系統(tǒng)級設(shè)計領(lǐng)域的研究方向和熱點。軟硬件協(xié)同設(shè)計方法的特點如下:1)軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)采用并行設(shè)計和協(xié)同設(shè)計的思想，使得設(shè)計開發(fā)周期縮短，設(shè)計效率大大提高。2)軟硬件協(xié)同設(shè)計采用了統(tǒng)一工具和表示方法，對軟硬件合理進(jìn)行劃分，合理分配系統(tǒng)功能，對成本、性能、功耗等各個方面進(jìn)行權(quán)衡，盡可能得到最優(yōu)化的設(shè)計。3)軟硬件協(xié)同設(shè)計采用軟硬件協(xié)同仿真的方法，對整個系統(tǒng)進(jìn)行全局的設(shè)計驗證。軟硬件協(xié)同設(shè)計對于設(shè)計的抽象層次有了很大的提高，而且拓寬了設(shè)計的覆蓋范圍，它可以使嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計效率更高，速度更快。軟硬件協(xié)同設(shè)計是一種新的設(shè)計方法和思想，它不僅僅是一種設(shè)計技術(shù)，它是要把軟件和硬件的設(shè)計聯(lián)系起來，以免這兩部分設(shè)計過早的獨立起來。軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)現(xiàn)在正處于發(fā)展階段，有很多理論還不成熟，然而這種技術(shù)極大地提高了嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計效率，有很大的研究價值和社會意義。七、軟硬件協(xié)同設(shè)計的開發(fā)流程嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的主要任務(wù)包括:系統(tǒng)任務(wù)描述，系統(tǒng)建模，用來實現(xiàn)系統(tǒng)的功能需求；對系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)?shù)能浻布澐?，用以滿足性能要求、降低成本和功耗；系統(tǒng)的協(xié)同綜合和對系統(tǒng)實現(xiàn)及規(guī)范性進(jìn)行仿真。軟硬件協(xié)同設(shè)計的目的是使系統(tǒng)的各影響因素之間可以相互協(xié)調(diào)地完成系統(tǒng)功能。軟硬件協(xié)同設(shè)計基本流程如圖2所示。1、系統(tǒng)任務(wù)描述要想設(shè)計一個SOPC系統(tǒng)，第一步是要明確系統(tǒng)的需求，也就是系統(tǒng)的性能和要實現(xiàn)的功能，接下來是對系統(tǒng)進(jìn)行建模。SOPC系統(tǒng)的模型主要有有限狀態(tài)機(jī)模型、數(shù)據(jù)流圖模型、任務(wù)流圖模型、離散事件模型、Petri網(wǎng)模型等。建立一個對軟硬件通用的系統(tǒng)功能描述方法，來解決系統(tǒng)的統(tǒng)一描述問題，目前通常情況下是采用系統(tǒng)描述語言的方式。這樣在軟硬件劃分后，才能編譯并映射成硬件描述語言和軟件實現(xiàn)語言，為系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同工作提供有力的保證。2、系統(tǒng)軟硬件劃分在傳統(tǒng)的嵌入式設(shè)計方法中，軟件和硬件的開發(fā)過程是割裂開的，它們之間缺乏溝通。這樣就使得系統(tǒng)的設(shè)計效率很低。針對這一缺點，提出軟硬件協(xié)同設(shè)計的方法，這種方法中軟硬件系統(tǒng)的劃分是軟硬件協(xié)同設(shè)計中關(guān)鍵的步驟之一。系統(tǒng)中硬件實現(xiàn)部分對系統(tǒng)的性能有決定作用，通常硬件實現(xiàn)部分速度較快，但是成本控制在這部分也起著決定性的作用。系統(tǒng)中軟件實現(xiàn)部分通常具有很大的靈活性，決定著系統(tǒng)配置的靈活性，但是要占用一定的FPGA邏輯單元和耗費一定的時間。如表1所示。表1指出了系統(tǒng)是由硬件實現(xiàn)還是軟件實現(xiàn)對芯片面積、功耗、性能和人力與時間資源需求的影響，合理的軟硬件協(xié)同設(shè)計方案，對嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計有很重要的作用。軟硬件的合理劃分，在滿足系統(tǒng)功能的基礎(chǔ)上，能夠充分發(fā)揮硬件處理的快速和軟件控制靈活的特點。軟硬件劃分的結(jié)果追求的是提高系統(tǒng)運行速度、減小面積、降低成本、減少功耗。但軟硬件劃分通常是一個傳統(tǒng)的難題，由于劃分問題本身就具有很大的難度，而且SOPC具有巨大的搜索空間，所以情況更加嚴(yán)峻。現(xiàn)如今自動劃分算法仍然不能取代有經(jīng)驗的設(shè)計者。劃分的方法基本上從兩個方面入手:一是面向軟件，從軟件到硬件要求滿足時序的特點；二是面向硬件，從硬件到軟件要求降低成本。在進(jìn)行劃分時，要考慮整個目標(biāo)系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、粒度、軟硬件實現(xiàn)的成本等各個因素。劃分完成后，產(chǎn)生軟硬件系統(tǒng)的分割的界面，提供給軟硬件進(jìn)行溝通、驗證和測試使用。常用的軟硬件協(xié)同劃分算法有模擬退火算法、遺傳算法等。遺傳算法和模擬退火算法的互補(bǔ)性比較好，將這兩種算法相結(jié)合而形成的遺傳退火算法將繼承這兩者的優(yōu)點，在軟硬件劃分上的效能很好，現(xiàn)在這種智能算法是軟硬件劃分算法領(lǐng)域的一個研究熱點。3、軟硬件協(xié)同綜合步驟軟硬件劃分完成以后，分別進(jìn)行軟件系統(tǒng)和硬件系統(tǒng)的設(shè)計實現(xiàn)。對劃分完成的系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計的階段叫做綜合。這個步驟的主要任務(wù)是將劃分完成的系統(tǒng)的描述轉(zhuǎn)換成為可以綜合的硬件描述和可以編譯的軟件程序。構(gòu)建包含軟件和硬件的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)描述的設(shè)計轉(zhuǎn)換過程。比如說劃分后的描述可以翻譯成為Verilog HDL(硬件模塊)和C(軟件模塊)。軟硬件協(xié)同綜合包含以下三個步驟:1)處理單元分配，決定嵌入式系統(tǒng)由哪些處理器、DSP及專用硬件等體系結(jié)構(gòu)級別的單元組成；2)任務(wù)指派，決定系統(tǒng)當(dāng)中哪些功能由硬件處理單元實現(xiàn)，哪些功能由處理器用軟件來實現(xiàn)；3)任務(wù)調(diào)度，決定分配給每個處理單元上任務(wù)的開始時間和執(zhí)行順序。4、軟硬件協(xié)同仿真軟硬件協(xié)同仿真驗證是對整個系統(tǒng)設(shè)計的正確性和性能指標(biāo)確定的一個評估階段。在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的各個階段，可以把仿真驗證分為系統(tǒng)級仿真、行為級仿真、寄存器傳輸級(RTL級)仿真和門級仿真。系統(tǒng)級仿真一般情況下用來評估系統(tǒng)的整體功能和對算法的正確性的驗證；行為級仿真可以對所設(shè)計的邏輯進(jìn)行仿真，但不會考慮目標(biāo)器件的特性，比如容量，延遲等，行為級仿真可以使用高級的語句，比如報錯語句、文件讀寫語句、浮點格式等，但這些語句通常都是不能在目標(biāo)器件中實現(xiàn)的；寄存器傳輸級仿真檢查各模塊的邏輯功能是否正確，然后，將通過仿真的各模塊集成在一起，對整個系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真，這一階段的仿真沒有包括硬件電路的時間信息，因此，只能從邏輯功能方面對設(shè)計進(jìn)行驗證；門級仿真是將使用綜合軟件綜合后生成的門級網(wǎng)表或者是實現(xiàn)后生成的門級模型進(jìn)行仿真，不加入時延文件的仿真。典型的軟硬件協(xié)同仿真一般是在CPLD或FPGA的開發(fā)環(huán)境下，在Quartus II下運行。系統(tǒng)如果采用的IP核等一些資源已經(jīng)進(jìn)行了單獨的驗證，則對它的門級或者RTL級的仿真驗證可以省略。八、嵌入式系統(tǒng)軟硬件協(xié)同設(shè)計總結(jié)基于SOPC的軟硬件協(xié)同設(shè)計方法能夠在宏觀上把握復(fù)雜系統(tǒng)，克服了傳統(tǒng)設(shè)計方法存在的缺點，能夠充分挖掘軟件和硬件之間的協(xié)同性，對系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行正確劃分，并能夠選取合適的IP，建立系統(tǒng)的設(shè)計平臺和驗證平臺，推動軟件和硬件的并行研發(fā)，降低設(shè)計風(fēng)險，縮短開發(fā)周期，在嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計中發(fā)揮著重要的作用。隨著邏輯設(shè)計和EDA工具的支持，基于SOPC的軟硬件協(xié)同設(shè)計技術(shù)在嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計中發(fā)揮越來越重要的作用，將是今后IP－SOPC設(shè)計領(lǐng)域中的最核心技術(shù)。嵌入式系統(tǒng)具有強(qiáng)大的生命力，廣闊的市場和深遠(yuǎn)的應(yīng)用前景使它的發(fā)展日新月異。為了更快捷、更有效地開發(fā)各種嵌入式應(yīng)用，研究軟硬件聯(lián)合設(shè)計方法具有很重要的學(xué)術(shù)和商業(yè)價值。系統(tǒng)建模、軟硬件劃分、虛擬原型等技術(shù)仍然是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的關(guān)鍵問題，并隨著微電子技術(shù)和計算技術(shù)的發(fā)展不斷地補(bǔ)充和發(fā)展。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的嵌入式系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合設(shè)計方法。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-09
2021
電子產(chǎn)品硬件設(shè)計
電子產(chǎn)品已經(jīng)深入人們的生活并成為不可取代的重要的生活工具，而基于時代的需求，對于電子產(chǎn)品的要求越來越高，如何加快提升電子產(chǎn)品的實用性，如何提升其在市場中的核心競爭力，已成為當(dāng)下電子產(chǎn)品行業(yè)從業(yè)人員需要迫切解決的重要問題。但與此同時，電子產(chǎn)品的實用性與其硬件設(shè)計緊密聯(lián)系在一起，因此，對電子產(chǎn)品實用性問題的探究還需要從電子產(chǎn)品硬件設(shè)計入手進(jìn)行深入分析。一、對于電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的分析電子產(chǎn)品對于市場及用戶而言，其競爭條件可以粗略劃分為硬件設(shè)計內(nèi)容和外在設(shè)計形象?；谝欢ㄇ疤幔布O(shè)計條件往往直接決定了電子產(chǎn)品的實用價值，而用戶在對于電子產(chǎn)品進(jìn)行選擇時，也是基于個人需求在不同硬件設(shè)計中選擇性價比較高的產(chǎn)品，由此可見硬件設(shè)計對于電子產(chǎn)品的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。而在我國，電子產(chǎn)品的硬件設(shè)計往往能夠直接與企業(yè)的生產(chǎn)成本掛鉤，換言之，高性能的硬件設(shè)計能夠為企業(yè)有效降低生產(chǎn)成本并為企業(yè)帶來更多的利潤增值，進(jìn)而能夠更好地應(yīng)對市場競爭變化所帶來的沖擊。以手機(jī)為例，當(dāng)兩款手機(jī)在外在條件方面不相上下時，用戶往往會根據(jù)手機(jī)的性能來做出購買決定，而優(yōu)質(zhì)的性能就是高銷量的保障，優(yōu)質(zhì)的性能又能夠推動其他生產(chǎn)廠家提高自身的設(shè)計來爭取占有更多市場份額，從而形成良性競爭環(huán)境。二、硬件設(shè)計的流程結(jié)合上文對于電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的重要性的分析，我們需要了解的另外一些問題是，硬件設(shè)計的具體流程是什么？哪些因素又構(gòu)成了硬件設(shè)計，使其成為如此重要的一環(huán)呢？針對以上問題，本文將通過介紹前期準(zhǔn)備工作、原理圖繪制以及PCB圖的繪制及相關(guān)元件安裝三個方面進(jìn)行深入探析。1、關(guān)于硬件設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作如果說硬件設(shè)計的好壞是電子產(chǎn)品在市場中形成核心競爭力的關(guān)鍵，那么電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作對于硬件設(shè)計而言就是工作開展的重要基礎(chǔ)。硬件設(shè)計的前期準(zhǔn)備工作主要是相關(guān)的項目規(guī)劃和相應(yīng)的準(zhǔn)備工作，即將項目根據(jù)不同類別劃分為若干區(qū)域，不同區(qū)域依照模塊進(jìn)行搭設(shè)。值得注意的是，模塊搭設(shè)中所選用的元件或其他器件要依據(jù)圖紙，盡可能使用壽命及使用周期較長的主流元件，并根據(jù)圖紙搭設(shè)完成后進(jìn)行測試，確保運行正常，并做好相關(guān)的記錄工作，以便日后審核或回執(zhí)使用。前期的準(zhǔn)備工作的重要性不僅體現(xiàn)在它的基礎(chǔ)性，還體現(xiàn)在它需要為后續(xù)的工作做好服務(wù)，前期準(zhǔn)備工作直接決定了后期工作能否正常開展，因此極為重要。2、關(guān)于原理圖的繪制工作元件的封裝基于原理圖的繪制，而原理圖的繪制則需要依賴前期的準(zhǔn)備工作，環(huán)環(huán)相扣。在繪制原理圖時，首先要根據(jù)不同區(qū)域間的不同電路與元件，來畫出功能塊的原理圖，然后進(jìn)行標(biāo)記，確認(rèn)無誤后開始封裝。原理圖的繪制工作是電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的核心工作，也起到了承上啟下的作用，基于原理圖的繪制，能夠?qū)φ麎K設(shè)計進(jìn)行分析，及時找到問題與紕漏并進(jìn)行修改，可以說原理圖的繪制直接反映著電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的功能性良好與否，需要引起高度重視。3、關(guān)于繪制PCB圖PCB圖的繪制是硬件設(shè)計流程中的最后一步，也是基于前期工作完善后的最終步驟，在完成原理圖繪制工作的基礎(chǔ)上，將原理圖中的元件封裝導(dǎo)入PCB圖中，然后放置元件。在這個過程中，要格外注意元件的放置順序、元件之間的聯(lián)系性以及實際的相關(guān)布局等問題，確保從繪制尺寸到位置都精準(zhǔn)無誤后，完成硬件的設(shè)計工作。值得一提的是，要盡量避免在連接關(guān)系中出現(xiàn)重疊的現(xiàn)象，會直接影響硬件設(shè)計的設(shè)計需求，不同的電子產(chǎn)品需求不同，而作為最后步驟，應(yīng)當(dāng)整體進(jìn)行翻查，避免出現(xiàn)疏漏。三、電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的應(yīng)用手機(jī)、電腦、相機(jī)等電子產(chǎn)品已經(jīng)成為當(dāng)下人們生活中不可分割的一部分，電子產(chǎn)品的硬件設(shè)計的應(yīng)用與其實用性能夠帶給用戶最直觀的感受，不難推斷，其對產(chǎn)品本身的銷售也會造成影響，因此，如何基于硬件設(shè)計的應(yīng)用提升產(chǎn)品的實用性就成為了關(guān)鍵問題。1、微型電子器件關(guān)于微型電子器件的探討，筆者以集成電路為例來進(jìn)行。集成電路相對而言體積小、重量輕，且成本不高，結(jié)構(gòu)簡單，符合當(dāng)下電子產(chǎn)品的低能耗高可靠性要求，是基于時代發(fā)展的電子產(chǎn)品的發(fā)展方向之一。就集成電路而言，不僅能夠在民用電子產(chǎn)品設(shè)備中看到它的身影，諸如計算機(jī)、電視等等，其在軍事領(lǐng)域、通訊領(lǐng)域也同樣活躍，由于集成電路的優(yōu)勢及配密度，使得設(shè)備的穩(wěn)定性得到了長足的進(jìn)步，因此其不論是在推動電子元件發(fā)展方面還是在提高產(chǎn)品的實用性方面，都表現(xiàn)突出。2、記憶設(shè)備的應(yīng)用記憶設(shè)備的應(yīng)用其實就是指存儲器的應(yīng)用，存儲器是計算機(jī)的重要組成部分，通過存儲器能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行存儲和提取，進(jìn)而對數(shù)據(jù)進(jìn)行利用。存儲器不僅僅在計算機(jī)中被應(yīng)用，基于當(dāng)下時代的發(fā)展需求，幾乎所有的電子產(chǎn)品都會運用到存儲器，目前為止的記憶設(shè)備大致分為兩大類，一類是基于ROM類的存儲器，即對于系統(tǒng)程序進(jìn)行存儲功能，另一類是基于數(shù)據(jù)的存儲。四、對于電子產(chǎn)品實用性提升的設(shè)計在對電子產(chǎn)品中硬件設(shè)計的應(yīng)用做簡單介紹后，就需要對其如何提高產(chǎn)品實用性進(jìn)行探究，以手機(jī)為例，手機(jī)在使用過程中，其實用性的體現(xiàn)與手機(jī)硬件設(shè)計有著直接聯(lián)系，如：產(chǎn)品的耗損，即使用年限和使用年限中的流暢性問題，以及功能性耗損，即在使用過程中，保障其在產(chǎn)品元件出現(xiàn)問題時的及時維修性能。基于這兩點，才能充分保障電子產(chǎn)品實用性不斷提高。1、元件的耗損與流暢性在電子產(chǎn)品的使用過程中，不可避免的由于使用年限、使用次數(shù)、使用環(huán)境或其他因素，使電子產(chǎn)品元件產(chǎn)生耗損，元件的耗損可能會直接損害電子產(chǎn)品使用的流暢性或加大其出現(xiàn)故障的概率，進(jìn)而降低產(chǎn)品實用性。因此在電子產(chǎn)品的硬件設(shè)計環(huán)節(jié)，首先基于實用性要考慮的就是關(guān)于電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的耗損問題，通過已出現(xiàn)的耗損值來評價當(dāng)下元件的耗損問題，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行整體的機(jī)構(gòu)設(shè)計調(diào)整，設(shè)計出能夠代替現(xiàn)有元件并降低耗損值的元件，在提升實用性的基礎(chǔ)上，為用戶帶來良好的體驗。以手機(jī)為例，手機(jī)在經(jīng)過一到兩年的使用，會出現(xiàn)點擊軟件啟動緩慢、切屏緩慢或其他操作流程不流暢的問題，一些企業(yè)為了成本及利益，不考慮該因素，一味生產(chǎn)，反而導(dǎo)致手機(jī)的更新?lián)Q代速度加快，在過快淘汰過程中，最終損失的是企業(yè)自身，良好的用戶體驗才能長久地留住用戶，耗損不可避免，降低耗損值，讓耗損出現(xiàn)得更晚或零件可更換才是關(guān)鍵，只有從根本上滿足用戶對產(chǎn)品的實用性需求，才能促使企業(yè)贏得市場口碑，進(jìn)而獲得長遠(yuǎn)發(fā)展。2、基于耗損的元件的可維修性可維修性簡單來講就是當(dāng)電子產(chǎn)品中的元件出現(xiàn)耗損可及時維修和更換，以延續(xù)電子產(chǎn)品的使用，進(jìn)而提高產(chǎn)品的實用性。在企業(yè)進(jìn)行電子產(chǎn)品硬件設(shè)計時，就要考慮到這一點，對于硬件設(shè)計元件盡可能選擇具有輕便性或者能夠整合的元件組合，并提升硬件設(shè)計下電子產(chǎn)品功能的便捷性。在電子產(chǎn)品硬件設(shè)計、外觀美觀以及流暢性都達(dá)到某一標(biāo)準(zhǔn)后，對于電子產(chǎn)品長期使用產(chǎn)生的元件耗損提供維修服務(wù)。以電腦為例，電腦在逐年累月的使用過程中，難免會出現(xiàn)硬件元件損耗的問題，當(dāng)問題出現(xiàn)后，用戶基于電腦存儲器中的文件的重要性，不能夠更換或使用其他電腦，需要對于電腦進(jìn)行維修以使電腦繼續(xù)提供服務(wù)，而元件損耗一般情況下是元件的老化造成的，在維修過程中，要注意選擇適當(dāng)?shù)哪軌蜻M(jìn)行替換的電子元件，既要符合最初電子產(chǎn)品硬件設(shè)計的設(shè)計理念，也要滿足當(dāng)下電子產(chǎn)品繼續(xù)使用的需求，并避免更換電子元件后可能會出現(xiàn)的問題，如機(jī)身長期過熱、產(chǎn)品流暢性嚴(yán)重下降等。五、電子產(chǎn)品硬件開發(fā)技術(shù)總結(jié)不論技術(shù)的發(fā)展多么便捷與迅速，電子產(chǎn)品的實用性始終是電子產(chǎn)品的核心競爭力，只有提高產(chǎn)品的實用性，多方面滿足用戶的需求，才能在電子產(chǎn)品的市場中占據(jù)一席之地。作為企業(yè)，不能只看到眼前的蠅頭小利，要著手于從元件耗損、維修等多個方面提供售后來保障電子產(chǎn)品的實用性，同時在原有電子產(chǎn)品硬件設(shè)計中，充分考慮到各方面的因素，從根本上提高其實用性。望廣大相關(guān)工作者能夠在此基礎(chǔ)上繼續(xù)深入探究，為提升電子產(chǎn)品的實用性提出更多具有建設(shè)性的建議與意見。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的電子產(chǎn)品硬件設(shè)計技術(shù)詳情。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-08
2021
英特爾硬件設(shè)計流程
英特爾嵌入式平臺硬件設(shè)計流程指導(dǎo)技術(shù)發(fā)展日新月異，如何能夠快速提供完整的解決方案，正成為現(xiàn)代高新技術(shù)企業(yè)的主要挑戰(zhàn)。這就要求開發(fā)團(tuán)隊進(jìn)行詳細(xì)的研究并深刻理解實際需求，進(jìn)行需求分析，比如產(chǎn)品各項性能指標(biāo)、產(chǎn)品功能要求、測試認(rèn)證需求、項目成本目標(biāo)等，進(jìn)一步明確設(shè)計任務(wù)。英特爾產(chǎn)品線比較廣泛，針對設(shè)計任務(wù)和要求，學(xué)習(xí)平臺資料進(jìn)行評估，設(shè)計可靠合理、經(jīng)濟(jì)可行的方案時需要特別注意Intel平臺各項功能參數(shù)與實際需求相符合，具體需要參考英特爾產(chǎn)品文檔資料。一、英特爾平臺文檔資料名詞術(shù)語1.1外部設(shè)計規(guī)范EDS(External Design Specification)這份設(shè)計文檔包含了該平臺支持參考設(shè)計中的使用和實現(xiàn)的資料，幫助客戶設(shè)計使用英特爾的產(chǎn)品。還包含了使用特定的Intel組件的性能指標(biāo)或系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計信息，以及Intel處理器核心、圖形、內(nèi)存控制器、總線信號描述、系統(tǒng)內(nèi)存匹配、總線接口數(shù)量、電氣特性、封裝信息、時鐘分配、芯片對電壓的要求、以及上電順序和輸入/輸出接口等具體信息。1.2平臺設(shè)計指南PDG(P1atformDeSignGuide)設(shè)計指南包含的信息支持參考設(shè)計的使用和實現(xiàn)的信息，幫助客戶設(shè)計使用英特爾的產(chǎn)品。還包含了使用特定的Intel組件的PCB板布局和板級系統(tǒng)設(shè)計的設(shè)計信息與設(shè)計建議，具體到CPU和芯片的每一種接口的接線與布線建議，如DDR拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、DMI、DDI、DSI、SATA、PCIe、USB等；Design Guide中也會有平臺中電源分配與上電順序設(shè)計指導(dǎo)等以及對PCB疊層、走線、接口、等長、過孔等做出詳細(xì)的規(guī)范和要求。1.3客戶參考設(shè)計原理圖CRB(Customer Reference Board Schematic)客戶參考板原理圖描述了一個Intel完整產(chǎn)品的特性，包含了特定產(chǎn)品客戶參考板的原理圖設(shè)計，會把Intel對應(yīng)平臺的各個總線接口連接出來，通過調(diào)試即可實現(xiàn)系統(tǒng)功能，包括系統(tǒng)框架圖、電源方案、時鐘、平臺上電順序、電源管理、詳細(xì)原理圖實現(xiàn)到具體的元器件連接等。1.4客戶參考設(shè)計布局文檔(Customer Reference Board fi1e)客戶參考板布局文件是針對目標(biāo)系統(tǒng)設(shè)計的一個布局文件。與客戶參考設(shè)計原理圖相一一對應(yīng)的，使用參考客戶參考板用戶指南、客戶參考測試計劃和客戶參考系統(tǒng)設(shè)計。1.5平臺布局檢查表(Layout check 1ist)布局檢查表是審查設(shè)計指南并實現(xiàn)一個系統(tǒng)布局設(shè)計重要環(huán)節(jié)，由大局到細(xì)節(jié)的與相關(guān)的平臺設(shè)計指南一起配合使用的，具體的每個總線接口都有詳細(xì)的要求和說明，比如說高速總線布線、過孔數(shù)量、時鐘分配、特性阻抗、長度限制等檢查可能發(fā)生的問題點，增強(qiáng)主板的穩(wěn)定性能。1.6原理圖檢查表(Schematic design check list)原理圖檢查表是一份產(chǎn)品設(shè)計原理圖需要審查的項目清單和列表，原理圖推薦設(shè)計與指導(dǎo)，可自查與CRB原理圖的接線區(qū)別與問題。檢查有關(guān)芯片周邊信號的連接、高速信號的連接、電源狀態(tài)、時鐘分配，未使用總線接口屏蔽注意事項，在原理圖設(shè)計中常常與外部設(shè)計規(guī)范EDS配合使用。二、Intel項目設(shè)計流程2.1英特爾項目設(shè)計前期準(zhǔn)備在實際項目設(shè)計前期，要進(jìn)行需求分析和明確開發(fā)任務(wù)。設(shè)計人員需要及時聯(lián)系Intel的技術(shù)支持工程師了解產(chǎn)品路線圖，結(jié)合項目實際需求，一起討論平臺的芯片方案；開發(fā)調(diào)試階段的調(diào)試工具種類和使用文檔，明確項目開發(fā)計劃及時間表；同步申請Intel CRB參考設(shè)計板進(jìn)行先期調(diào)試與評估，以縮短產(chǎn)口開發(fā)周期，提前獲得Intel的技術(shù)支持和設(shè)計資源。當(dāng)然，參考EDS及其他文檔的特性指標(biāo)過程中，也需要進(jìn)行初期產(chǎn)品軟件實現(xiàn)可行性研宄，如與BIOS/OSV廠家討論SW開發(fā)與設(shè)計，MCU的實現(xiàn)與系統(tǒng)配合，OS與driver的功能實現(xiàn)，系統(tǒng)散熱方案的選擇等。結(jié)合項目需求，開始準(zhǔn)備設(shè)計文檔和設(shè)計方案，需要先進(jìn)行系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計，畫出系統(tǒng)框圖與相關(guān)設(shè)計部門討論實現(xiàn)，整理出電源分配、時鐘、上電時序及復(fù)位、中斷、調(diào)試等單元構(gòu)思框圖，結(jié)合Intel平臺客戶參考設(shè)計原理圖CRB，進(jìn)行器件選型和單元方案實現(xiàn)到整體方案的制定。需要參考PDG，EDS，CRB等文檔，特別注意芯片的工作電壓、工作頻率、系統(tǒng)時序和整體功耗等，滿足系統(tǒng)設(shè)計需求。2.2英特爾硬件原理圖繪制階段在原理圖繪制階段，首先參考Intel芯片庫文件，做到原理圖排版清晰合理，版面排列均勻，學(xué)習(xí)EDS文檔中各組信號描述：系統(tǒng)內(nèi)存、總線接口、電氣特性以及上電順序(此為平臺上電設(shè)計的重要基礎(chǔ))，從EDS中查閱相關(guān)信息，并參考CRB根據(jù)平臺各主要功能模塊對時序的要求匯整后進(jìn)行定義項目平臺的上電時序；其次，結(jié)合項目功能需求，參考intel CRB原理圖設(shè)計，特別注意電源分配、時針安排、高速信號的連接等，原理圖初稿繪制后需要認(rèn)真與intel的原理圖檢查表(schematic design check list)結(jié)合排查容易出錯的地方，特別是DDR、PCIe、USB、DDI等高速信號；然后，硬件開發(fā)人員需要及時與SW同事一起討論和準(zhǔn)備BIOS/Boot loader程序，為第一版打樣試產(chǎn)開機(jī)作好充分的準(zhǔn)備。當(dāng)然，選擇與繪制其他元器件也是一個重要組成部分，需要充分考慮后期的加工以及生產(chǎn)流程的方便性和元器的替代性?？梢酝缴暾圛ntel技術(shù)支持人員進(jìn)行項目原理圖的審查，結(jié)合檢查結(jié)果，召開原理圖設(shè)計小組進(jìn)行最終討論和修改，對功能、性能、冗余設(shè)計等客戶功能要求規(guī)格與標(biāo)準(zhǔn)與Intel平臺各項指標(biāo)相符合，以及工廠的可生產(chǎn)性、可調(diào)試性、可測試性進(jìn)行等，最終修改確定。2.3英特爾PCB布局設(shè)計階段布局和PCB設(shè)計階段，需要及時與機(jī)構(gòu)/ID/EMI/RF/Power/thermal team合作，討論主要芯片的位置擺放問題，以滿足項目整體方案的設(shè)計需求。首先結(jié)合PCB疊層結(jié)構(gòu)，計算各組高速信號的PCB走線的寬度能否順暢，討論電源器件位置以及敏感元器件位置擺放，產(chǎn)生正式設(shè)計文檔：注意把I/0接口、溫度、時鐘元器件位置以及限高區(qū)域重點討論其次，繪制PCB布局時需要選擇合理的疊層設(shè)計、把主要元器件排列均勻，做到高速信號布線順暢；要特別注意干擾源及敏感信號的屏蔽，各種不同功能模塊的供電要做到相對隔離；注意高速信號與電源的走線分配，避免相互干涉；合理規(guī)劃電源模塊布局與電源分配路徑，根據(jù)印制線路板電流的大小，盡量加粗電源線寬度，減少環(huán)路電阻。高速信號走線長度需要符合Intel規(guī)范，需要填寫PCB板上實際長度在等長表中檢查走線長度。合理規(guī)劃高速信號的參考平面及電源平面，特別注意DDR、DMI、DDI、DSI、SATA、PCIE、USB等高速信號的布線，以避免信號干擾和竄擾效應(yīng)；拉大高速信號和模擬信號之間的距離，盡可能地增大信號線間的距離，可以有效的減少容性串?dāng)_；應(yīng)盡量減小環(huán)路面積減小感性串?dāng)_。地線設(shè)計中，注意數(shù)字地對模擬地的噪聲干擾，可將數(shù)字地與模擬地分開、接地線應(yīng)盡量加粗、數(shù)字電路系統(tǒng)的接地線構(gòu)成閉環(huán)路，能提高抗噪聲能力。關(guān)注信號完整性的信號阻抗匹配、線寬走線均勻、線距保持合理；避免傳輸線的阻抗不連續(xù)性，減少使用樁線等。模擬信號，時鐘信號和溫度信號等敏感信號走線盡量短，并遠(yuǎn)離電源等干擾源。過孔數(shù)量及分布合理，尤其是高速信號的過孔數(shù)量不超過要求，可以參考CRB layout file，layout check list和PDG。遵守英特爾參考設(shè)計文檔PDG，做到電源分配合理，時鐘走線得當(dāng)，DDR等高速信號沒有影響和被影響；后期，認(rèn)真與layout對照檢查表一項一項的仔細(xì)排查，尤其是高速信號、等長、電源、EMI對策等部分。接近發(fā)板前期，可以邀請英特爾專業(yè)工程師同步進(jìn)行檢查，收到反饋結(jié)果后及時召開layout布局檢查會議，討論并修改后產(chǎn)生正式設(shè)計文檔進(jìn)行發(fā)版制作。2.4英特爾PCB制作階段PCB制作期間需要同步檢查物料表，協(xié)調(diào)試生產(chǎn)排程，準(zhǔn)備首件測試計劃和調(diào)試工具軟件、調(diào)試設(shè)備。當(dāng)收到首片PCB時，首先進(jìn)行電源相關(guān)的開短路測試，確認(rèn)無誤后進(jìn)行上電測試，重點檢查電源時序、時鐘、reset等信號，對照英特爾平臺EDS中的上電時序要求，軟件硬件開發(fā)人員及時調(diào)整和解決不符合spec.要求的設(shè)計；接著power on完成后，需要完成功能測試報告和信號完整性測試報告，然后進(jìn)行系統(tǒng)功耗與電源品質(zhì)測試、主要器件的兼容性和系統(tǒng)穩(wěn)定性測試；生成正式的測試報告和變更文檔以便后續(xù)相關(guān)問題的追溯。必要時可以尋求英特爾平臺應(yīng)用工程師在主板調(diào)試驗證方面的幫助。2.5英特爾硬件平臺調(diào)試階段根據(jù)首次試產(chǎn)后的測試結(jié)果，修改原理圖和布局設(shè)計，進(jìn)一步檢查物料上件的準(zhǔn)確性，同步解決工廠生產(chǎn)與功能測試相關(guān)的問題，形成設(shè)計文檔：在第二次試生產(chǎn)后，進(jìn)一步驗證系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性，比如說高低溫，老化，跑長時間多次開關(guān)機(jī)等測試；及時解決相關(guān)測試部門發(fā)現(xiàn)的集中性問題。第三次打板后足夠臺數(shù)、次數(shù)的多次驗證系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時，也需要在產(chǎn)品最終量產(chǎn)前，改善生產(chǎn)良率，比如說簡化設(shè)計，使用排組減少零件數(shù)量等，對工廠生產(chǎn)和測試過程中，遇到的集中性問題進(jìn)行解決直到開始量產(chǎn)出貨?？偨Y(jié)英特爾嵌入式平臺設(shè)計的目的是為了讓系統(tǒng)設(shè)備達(dá)到預(yù)期的功能，系統(tǒng)能夠更加穩(wěn)定的運行，本文重點強(qiáng)調(diào)的Intel各個主要設(shè)計文檔的功能與內(nèi)涵，解決了X86開發(fā)工程師在設(shè)計嵌入式平臺過程中遇到的種種困惑以及給出了指導(dǎo)方案，在大部分的系統(tǒng)硬件設(shè)計過程中運用可取得較好的項目成果，能夠縮短產(chǎn)品上市時間與開發(fā)資源。當(dāng)然，現(xiàn)代快節(jié)奏的產(chǎn)品開發(fā)周期，各種項目的要求也千差萬別，可以結(jié)合具體實際情況，有針對的選擇重點的開發(fā)方向。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的英特爾嵌入式平臺硬件設(shè)計流程指導(dǎo)。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商：松翰、應(yīng)廣、杰理、安凱、全志、realtek，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS耳機(jī)開發(fā)、藍(lán)牙耳機(jī)音箱開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-07
2021
電路板診斷維修
本文的研究對象主要是電路板，通過對電路板常見問題的細(xì)致診斷可知其具體的維修措施。不同的故障問題相應(yīng)地應(yīng)采取不同的維修策略。實際上，通過對電子設(shè)備電路板故障問題的全方面分析，我們可以清楚地了解到及時對設(shè)備實施運維是非常有必要的。借助以下幾點措施，可有效提升電路板工作的質(zhì)量，同時還可將其安全性、可靠性得以穩(wěn)步提升。首先，就電路板故障情形下的診斷方法進(jìn)行歸納，包括測量法、排除法以及替換法。其次，將具體的維修策略進(jìn)行歸納、總結(jié)，包括清潔除銹措施、檢測熔斷絲、檢測元件以及查找腐蝕點等。電子設(shè)備的革新離不開先進(jìn)科學(xué)技木的發(fā)展，在技木的支持下現(xiàn)在的電子設(shè)備電路板形式多種多樣，不僅有雙面板形式還有多層板的形式。實際上，用電器械布局的科學(xué)整合以及固定電路的批量生產(chǎn)均會受到其不同形式的影響，具有非常特殊的實用性價值。如今的電路系統(tǒng)建設(shè)越來越多元化且智能化，可想而知隨之而來的便會是電路板故障問題的逐漸増多。為確保相關(guān)設(shè)備能夠更加高效的服務(wù)于企業(yè)或者個人，就必須及時加強(qiáng)運維效車，且將現(xiàn)有的故障問題及時解決。一、概述常見的電路板故障診斷手段無論是對電子設(shè)備電路板實施更換，還是對其進(jìn)行專業(yè)性的維修，在采取具體的措施之前首先需要及時判斷結(jié)構(gòu)的芫整性，準(zhǔn)確評判與設(shè)備相關(guān)的故障要素。故而本又現(xiàn)就三種常見且高效的診斷故障的萬式進(jìn)行總結(jié)歸納，將其工作原理及時呈現(xiàn)出來。1、關(guān)于測量法的工作原理在開展測量法的時候，首先需要將萬用表裝置來測定相關(guān)裝置的輸出電壓參數(shù)。在此基礎(chǔ)上，便可對其故障進(jìn)行評估與測定。當(dāng)然，故障診斷工作者必須對機(jī)器設(shè)備有非常深入的了解，能夠掌握相應(yīng)的基礎(chǔ)知識，尤其是對裝置輸出電壓參數(shù)的取值范圍有非常明確的認(rèn)知。經(jīng)過對實踐經(jīng)驗的總結(jié)，我們可以知曉兩種不同的取值萬式：首先，根據(jù)生產(chǎn)廠冢所提供的＃細(xì)數(shù)據(jù)來明確取值范圍。其次，是在第一次使用電路板的時候?qū)嵤┚珳?zhǔn)的測定，繼而把它視為基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。2、關(guān)于排除法的工作原理現(xiàn)將排除法的基本原理歸納如下：相關(guān)工作者可依據(jù)電路板裝置的運行原理，來進(jìn)一步判定故障現(xiàn)象出現(xiàn)的主要原因，隨即便可采取從簡單到復(fù)雜的工作理含逐一排除故障問題。通常清況下，往往電路板的故障問題會出現(xiàn)在最后檢測的部件中。實際上，具體的故障診斷手段是基于電路板連接機(jī)械故障至電路板附件裝置機(jī)械故障的途徑。實踐證明，這一種故障排除的萬式具有非常高效的作用。相比較而言，排除法具有非常多的優(yōu)勢，例如具有極強(qiáng)的可控性以及操作性等。3、關(guān)于替換法的工作原理所謂的替換法，就是將處于同等狀態(tài)的電路板實施替換，從而對比檢測出故障所在。為了達(dá)到一定的經(jīng)濟(jì)性效果，常見的診斷作業(yè)如下：假設(shè)型號相同的機(jī)械設(shè)備在運行的時候，若需診斷某一機(jī)械設(shè)備的電路板問題，就需要把這一個電路板與正常運行清形下的機(jī)械設(shè)備實施調(diào)換。在這一操作清形下，假設(shè)實施替換操作之后依舊存在故障問題，此時就可斷定該電路板具有故障問題。二、高效維修電路板故障事宜的重要舉措1、及時落實凊潔除銹的工作內(nèi)容實際上，電路板裝置中出現(xiàn)部分物質(zhì)或者吸附性的雜質(zhì)是在所難免的，然而當(dāng)這些吸附性物質(zhì)出現(xiàn)在電路板裝置中時，故而就會使得相關(guān)元件的散熱受限，甚至?xí)沟秒娐钒宄霈F(xiàn)癱瘓狀況。若是電路板受到了嚴(yán)重的損毀，設(shè)備就很難繼續(xù)運行。尤其是當(dāng)附著性灰塵出現(xiàn)在芯片接角的時候，繼而會使得芯片元件ｆｔ定性不高，甚至?xí)l(fā)電路板短路的問題出現(xiàn)。由此可見，及時對電路板實施凊潔除銹的維修事亙是非常有必要的，及時減少附著性灰塵對設(shè)備的干擾。2、科學(xué)檢測熔斷絲裝置為了保險起見，電路板裝置中均安裝有熔斷絲部件。如此一來，即便是電路板經(jīng)過高電流的時候仍舊可起到保護(hù)元件的作用，防止元件被損壞。也就是說，在檢測的時候還需要及時對電路板裝置中的熔斷絲實施檢測，掌握熔斷絲的損毀狀況。當(dāng)出現(xiàn)熔斷絲損毀的問題時，必須及時將其進(jìn)行更換，即采用同一型號的熔斷絲。3、關(guān)于元件損壞問題的探究在進(jìn)行電路板維修工作之前，必須先對不同的部件進(jìn)行仔細(xì)的觀察，同時依據(jù)觀察來進(jìn)行評估。通常其故障形式是如下三種類型：第一種是裂縫問題，即電路板元件電容出現(xiàn)面積變大的問題，同時存在裂縫等現(xiàn)象；第二種是三極管被燒毀，呈現(xiàn)為貫穿性的狀態(tài)。第三種是電阻元件被燒斷，無法達(dá)到及時的保護(hù)作用。針對這一現(xiàn)象，必須及時將相同型號的裝置進(jìn)行替換，借此處理電路板故障問題。4、對腐蝕點與虛焊問題進(jìn)行檢測由于制作工藝因素的存在，故而會對部分機(jī)械設(shè)備內(nèi)部電路板裝置產(chǎn)生極大的影響。當(dāng)一段時間的運行之后，部分元件接角的位置就會出現(xiàn)一定程度的虛焊問題。除此之外，在潮濕環(huán)境的影響下電路板裝置也同樣會出現(xiàn)腐蝕問題。實際上，潮濕的環(huán)境是不利于電子設(shè)備的電路板裝置正常運行的，故而其部分元件的運行效車會受到極大的影響。針對以上問題，需在故障所在之處實施假焊舉措。同時，還可依據(jù)現(xiàn)實條件采取二次連接的維修手段?，F(xiàn)如今，我國的科學(xué)技木水平己經(jīng)有了明顯的提升，并且擁有先進(jìn)技木的人才也越來越多?？梢?，我國現(xiàn)代化發(fā)展速度會有非?？上驳母倪M(jìn)。由于電力系統(tǒng)的運行效果與人們的日常生活關(guān)，故而相關(guān)部門需及時加強(qiáng)電子設(shè)備的管控，充分發(fā)揮先進(jìn)人才的技木與理含，提升電路板維修效果。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的電路板的診斷與維修技術(shù)。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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07-06
2021
電路仿真軟件選用
電路級仿真分析由電子元器件構(gòu)成的電路的性能，包括數(shù)字電路的邏輯仿真和模擬電路的交直流分析、時域和頻域分析等。電路級仿真必須有包含PSPICE參數(shù)的元器件模型庫的支持，仿真信號和輸出數(shù)據(jù)代替了實際電路調(diào)試中的信號源和示波器。電路仿真主要是檢驗設(shè)計方案在功能方面的正確性。電路仿真技術(shù)使工程師在實際電子系統(tǒng)產(chǎn)生之前，就有可能全面地了解電路的各種特性?，F(xiàn)在電路仿真也廣泛用于各類學(xué)校的電子專業(yè)教學(xué)。商品化的電路仿真軟件種類比較多，軟件性能特點各不相同，應(yīng)用的便利性也有差別。根據(jù)工程和教學(xué)的需要選擇合適的電路仿真軟件可大大提高工作效率和教學(xué)效果。一、電路仿真技術(shù)的功能特點電路仿真是經(jīng)過廣泛實踐，被證明是相當(dāng)有效的分析技術(shù)，被越來越多的電子設(shè)計者采用。電路仿真技術(shù)可以在下面幾個方面發(fā)揮作用。1.驗證電子電路設(shè)計采用電路仿真技術(shù)對不同的電路設(shè)計方案快速地進(jìn)行模擬分析，保證設(shè)計思想正確。在電路形式確定以后，對電路的元件參數(shù)進(jìn)行靈敏度分析和容差分析，優(yōu)化電路參數(shù)，保證設(shè)計質(zhì)量。電路設(shè)計采用仿真技術(shù)，能極大的減少人工勞動，縮短設(shè)計周期，降低設(shè)計成本。如濾波器設(shè)計中有大量的復(fù)雜分析。用人工計算全部數(shù)據(jù)的話，要耗費大量的時間。采用電路仿真軟件可以在幾分鐘內(nèi)得到結(jié)果，而且誤差可保持在工程規(guī)范的范圍內(nèi)。與傳統(tǒng)的電路測量方法相比，計算機(jī)仿真可預(yù)測某特定電路參數(shù)的變化過程和最終結(jié)果，使人們對電路性能的變化規(guī)律有深入的了解。例如，元件參數(shù)的誤差會給產(chǎn)品性能帶來多大的影響？哪個元件的誤差會給電路性能產(chǎn)生最大的作用？采用電路仿真技術(shù)中的蒙特卡洛分析能快速得出結(jié)論。應(yīng)用最壞情況分析，設(shè)計人員可方便地測試各種極端情況，觀察極限條件下電路的反應(yīng)。靈敏性分析使用戶能夠確定由于設(shè)計或元器件參數(shù)更改引起的電路性能參數(shù)（諸如周期、增益或上升時間）的變化比例。在常規(guī)測量有困難，特別是在實際系統(tǒng)中具有破壞性的實驗研究中，電路仿真技術(shù)尤其有優(yōu)勢。如某些電子設(shè)計涉及高電壓和大電流，不正確的設(shè)計參數(shù)可能造成電子元件損壞，使設(shè)計進(jìn)程受阻。電路仿真用于數(shù)字電路同樣具有高效率、高精度的特點。在搭建電路之前使用仿真技術(shù)，可避免各種致命的損壞，增加成功率。作為一種模擬技術(shù)，仿真雖然還不能完全取代真實電路的實際測量。但由仿真產(chǎn)生的各種參數(shù)在設(shè)計中有決定性的意義，也為實物試驗提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。2.電子專業(yè)的輔助教學(xué)電子學(xué)是一門實驗性很強(qiáng)的學(xué)科，電子學(xué)原理的學(xué)習(xí)最好和實驗同步進(jìn)行，以加深感性認(rèn)識。實驗需要測量儀器和電子元件。受到客觀條件限制時，用電路仿真驗證理論分析結(jié)論不失為一個有效的方法。電路仿真能記錄分析中的全部數(shù)據(jù)，可以方便地重現(xiàn)各種電學(xué)過程，特別是一些瞬息即逝的現(xiàn)象。如振蕩電路的起振過程，一般只有1毫秒左右。在沒有存儲功能的示波器上無法觀察到這一過程。而使用仿真可記錄電路起振的全過程；再如用電路仿真軟件可構(gòu)建各種運算電路，隨時驗證運算放大器的電路理論，比搭建實驗電路更為簡便快捷。繪制的電路圖和產(chǎn)生的仿真曲線可被復(fù)制到文檔中，使你的實驗報告看起來更有說服力。學(xué)習(xí)電子電路，不僅要掌握基本原理和計算方法，還要注重電路的設(shè)計、分析和研發(fā)能力的培養(yǎng)。通常實驗室不可能提供世界上各廠家的最新器件。而電路仿真可以采用新器件的模型加以模擬和分析。應(yīng)用電路仿真技術(shù)還可設(shè)計驗證、測試、設(shè)計和創(chuàng)新等不同形式的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生多方面的能力。3.學(xué)習(xí)電子工程測量技術(shù)測量是電子技術(shù)的基本技能之一。電子測量有兩個方面的要求：掌握電子儀器的操作方法和數(shù)據(jù)的采集分析。在電子測量中，要用到多種信號發(fā)生器：如高頻信號發(fā)生器、低頻信號發(fā)生器和函數(shù)發(fā)生器等。這些儀器產(chǎn)生的信號在電路仿真軟件中都能實現(xiàn)：如瞬態(tài)源可產(chǎn)生函數(shù)發(fā)生器的各種信號，非線性受控源可產(chǎn)生調(diào)幅波等。通過設(shè)置仿真源的信號參數(shù)，能深入理解各種波形的電學(xué)意義。在仿真軟件的圖線界面中，根據(jù)對測量結(jié)果的期待，選擇波形的顯示參數(shù)，相當(dāng)于調(diào)節(jié)電子儀器的各個旋鈕。電路仿真產(chǎn)生的波形圖線比示波器熒屏有更大的幅面和更精確的坐標(biāo)。軟件的圖線測量工具可對信號曲線實施多種測量，如周期信號的幅值、頻率、周期、相位及脈沖信號的上升時間，信號的過沖幅度等。測量工具是完全圖形化的，具有很強(qiáng)的交互性，能自動計算各項參數(shù)。波形計算器對波形進(jìn)行數(shù)學(xué)計算。波形計算器使用各種數(shù)學(xué)符號及函數(shù)，計算信號的如平均值，微分積分等數(shù)據(jù)。在大多數(shù)軟件中，利用波形計算器，可以交互地構(gòu)建復(fù)雜的函數(shù)表達(dá)式，產(chǎn)生新的波形。部分仿真軟件的測量結(jié)果可以被直接標(biāo)注到圖表中。運用某些軟件(如Multisim)中的虛擬儀器，對掌握真實儀器的性能和操作很有幫助。二、電路仿真軟件的基本性能隨著微機(jī)技術(shù)的發(fā)展，基于Windows的EDA軟件水平不斷提高，現(xiàn)在有很多不同軟件公司生產(chǎn)PC版的電路仿真產(chǎn)品。這些產(chǎn)品有不同技術(shù)檔次和應(yīng)用定位。一些以印制電路板設(shè)計為主要應(yīng)用的軟件也有內(nèi)嵌仿真組件，如ORCAD的PSPICE、Protel的Simulate等。專門用于電路仿真產(chǎn)品品牌比較多，如Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker和Micro-CAP等。通常這些軟件都是基于電路仿真語言PSPICE。各種電路仿真軟件的界面和功能各有特點，數(shù)據(jù)的顯示和處理方式也不盡相同?？梢詮南铝兴膫€方面來評價電路仿真軟件的實用價值。1.仿真項目的數(shù)量和性能仿真項目的多少是電路仿真軟件的主要指標(biāo)。各種電路仿真軟件基本的分析功能包括靜態(tài)工作點分析、瞬態(tài)分析、直流掃描和交流小信號分析等4項。還可能有的分析功能有：傅里葉分析、參數(shù)分析、溫度分析、蒙特卡羅分析、噪聲分析、傳輸函數(shù)分析、直流和交流靈敏度分析、失真度分析、極點和零點分析等。仿真功能比較少的軟件如SIMextrix只有6項，而TINA有多達(dá)20項。Protel、Orcad、P-CAD等軟件的仿真功能在10項左右。專業(yè)化的電路仿真軟件有更多的仿真功能，對電子設(shè)計和教學(xué)的各種需求考慮得比較周到。如TINA的符號分析、Pspice和ICAP/4的元件參數(shù)變量和最優(yōu)化分析、Multisim的網(wǎng)絡(luò)分析和數(shù)字電路仿真、CircuitMaker的錯誤設(shè)置等都是比較有特色的功能。PSPICE語言長于分析模擬電路，對數(shù)字電路的處理不很理想。各種軟件的解決方法也不一樣：如Protel對數(shù)字元件采用Digital SimCode描述，并用喬治亞大學(xué)的XSPICE處理數(shù)字仿真。Multisim采用基于VHDL、Verilog或C代碼描述的模擬和數(shù)字器件協(xié)同模型。對于純數(shù)字電路的分析和仿真，最好采用基于VHDL等硬件描述語言的仿真軟件，如Altera公司的可編程邏輯器件開發(fā)軟件MAX+plus II等。2.仿真元器件的數(shù)量和精度軟件元件庫中仿真元件的數(shù)量和精度決定了仿真的適用性和精確度。電路仿真軟件的元件庫有數(shù)千到1、2萬個不等的仿真元件，但軟件內(nèi)含的元件模型總是落后于器件的開發(fā)和應(yīng)用。因此，除了軟件本身的器件庫之外，器件制造商的網(wǎng)站是元器件模型的重要來源。設(shè)計者可根據(jù)最新器件的外部參數(shù)自定義元件模型，構(gòu)建自己的元件庫。對于教學(xué)工作者來說，軟件的元件模型庫完全可以滿足常規(guī)教學(xué)所需。電路仿真軟件的元件分類方式有兩種：按元器件類型如電源、二極管、74系列等分成若干個大類；或按元件制造廠商分類。大多數(shù)仿真軟件有電路圖形符號的預(yù)覽，便于取用。各電路仿真軟件對元件的PSPICE模型都作了簡化。如PSPICE的電阻模型有一階、二階和指數(shù)等三個溫度系數(shù)。多數(shù)軟件只定義了前兩個溫度參數(shù)，只有TINA定義了電阻的三個溫度參數(shù)，而Protel的電阻未定義溫度系數(shù)；又如雙極型晶體管有40個PSPICE模型參數(shù)，Multisim規(guī)定了全部的參數(shù)、TINA也有32個，Protel只有22個。所以對仿真精度要求比較高的設(shè)計要采用高精度的元件模型，或根據(jù)實際元件修正模型參數(shù)。查閱和修改組件模型的方法各個軟件的處理各有不同。有的在元件屬性框中即可修改元件模型參數(shù)，而有的要打開專門的模型參數(shù)文件或界面才能修改。3.數(shù)據(jù)顯示和處理能力運行仿真后會得到大量的電路數(shù)據(jù)。仿真數(shù)據(jù)的顯示方式有列表和圖線兩種。如計算直流靜態(tài)工作點后，Protel將節(jié)點電壓、支路電流、元件消耗功能和電源端等效電阻等數(shù)據(jù)以列表顯示；Pspice和MicroCAP可將電壓、電流和功率標(biāo)示在電路圖中。瞬態(tài)分析、直流掃描、交流小信號分析一般以圖線顯示結(jié)果。圖線可以被打印或保存為特定格式的文件；部分軟件可將波形保存為通用的PWL（以時間—電學(xué)量數(shù)對組表示的）格式文件，或?qū)С龅紼xcel中。也可以復(fù)制圖線，把它粘貼到Windows的“畫圖”中，處理后保存為圖片文件；或直接把圖線粘貼到Word、PowerPoint、Autherware等軟件的文檔中。各電路仿真軟件對波形圖線的處理能力不同。但一般都有如下數(shù)據(jù)處理功能：(1)波形測量：顯示為不同類型的坐標(biāo)刻度(線性、對數(shù)、幅度、分貝等)；測出圖線的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。(2)圖線計算：對圖線進(jìn)行加、減、乘、除、微分、積分等運算?；?qū)D線變量作為數(shù)學(xué)函數(shù)的自變量，得到新的數(shù)學(xué)變量。(3)修飾圖線：使圖線更美觀、更容易被理解。可更改圖線的粗細(xì)、顏色、式樣和標(biāo)記；添加測量數(shù)據(jù)點標(biāo)志和數(shù)據(jù)標(biāo)簽；改變圖線的背景色、坐標(biāo)的式樣和顏色等。有些軟件允許在圖線畫面中輸入說明性的文字，甚至可以是中文文本。4.虛擬儀器和教育功能形象化的虛擬儀器是電路仿真軟件的一個特色。最典型的例子是Multisim，該軟件的虛擬儀器無論界面的外觀還是內(nèi)在的功能，都達(dá)到了同類軟件的最高水平。其它備有虛擬儀器的軟件有TINA和EDISON等。虛擬儀器可以幫助學(xué)習(xí)者了解電子儀器的作用，深入理解電子測量的方法和技術(shù)要領(lǐng)。掌握電子儀器的各種操作方法，特別是各種控制按鈕、旋鈕的功能。Multisim和TINA虛擬儀器的功能實際上已超過了PSPICE本身，比較典型的是網(wǎng)絡(luò)分析儀和邏輯分析儀。網(wǎng)絡(luò)分析儀是分析射頻組件和射頻網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的專用儀器；而Multisim的邏輯分析儀具有真正的數(shù)字電路分析能力，符合實際數(shù)字系統(tǒng)分析的技術(shù)要求。部分軟件還有虛擬的機(jī)電元件，如燈泡、按鈕、繼電器、接觸器等電氣元件，調(diào)用這些元件可構(gòu)建機(jī)電控制電路。軟件元件庫中的數(shù)學(xué)和模擬控制器件可用以分析自動控制原理。為適應(yīng)教育單位對電路原理教學(xué)的需求，有的軟件設(shè)置了教育功能。主要是允許使用者對元器件設(shè)置一些隱藏的錯誤，以提高訓(xùn)練學(xué)生提高分析問題和解決問題的能力。如Mulisim和TINA可對組件設(shè)置開路、短路和漏電阻三項參數(shù)；而Altium公司的另一個電路仿真產(chǎn)品CircuitMaker可以對組件和電路做更多的教學(xué)設(shè)置，并且可加上密碼，以防止應(yīng)用者修改組件屬性。三、怎樣選擇電路仿真軟件？在電子工程的生產(chǎn)設(shè)計或電子學(xué)專業(yè)教學(xué)中，對電路仿真軟件可能有不同的要求，應(yīng)從軟件功能特點和工作實際需要兩個方面來考慮。1.考慮生產(chǎn)和教學(xué)對電路仿真軟件的需求。首先要考慮軟件的實際生產(chǎn)能力，用此軟件能完成什么樣的工作？該軟件的模型庫能否滿足設(shè)計需要；軟件有哪些電路仿真功能；電路圖有哪些輸出格式，是否和企業(yè)現(xiàn)有的PCB設(shè)計軟件兼容；軟件的價格及提供哪些售后服務(wù)等等。如果本單位的產(chǎn)品比較復(fù)雜，就要考慮從電路設(shè)計、分析、優(yōu)化，系統(tǒng)仿真、甚至機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計在內(nèi)的全面解決方案。2.評估電路仿真軟件的性能各公司的軟件產(chǎn)品有不同的銷售定位，電路仿真軟件的功能、擴(kuò)展性和價格相差很大。同一軟件有不同的版本，以不同的功能和價格適應(yīng)不同的業(yè)務(wù)需求。一般的教學(xué)單位只要學(xué)習(xí)電路仿真的相關(guān)原理，不必強(qiáng)求軟件的高性能。使用學(xué)生版或教育版的軟件完全可以應(yīng)對日常教學(xué)所需。而作為電子生產(chǎn)企業(yè)，則要采用企業(yè)版或加強(qiáng)版的軟件，還要考慮產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)和管理等一系列問題，對軟件的維護(hù)和技術(shù)支持也有一定的要求。所以應(yīng)盡量采用大公司的產(chǎn)品。如ICAP/4、Orcad等；如果對電路設(shè)計和仿真有更高的綜合性要求，可以考慮美國Synopsys公司的Saber。Saber適用領(lǐng)域廣泛，包括電子學(xué)、電力電子學(xué)、電機(jī)工程、機(jī)械工程、電光學(xué)、光學(xué)、控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采樣系統(tǒng)等等。3.根據(jù)教學(xué)需要選擇適用的軟件在教學(xué)中，要求電路仿真軟件能清晰地展示電路圖、信號圖線和各種電路數(shù)據(jù)。Multisim在所有電路仿真軟件中，它的仿真元器件、仿真分析類型和虛擬儀器都是最全的，是各級學(xué)校電路教學(xué)的理想仿真工具。Multisim的缺點是電路圖畫面只能放大到200%，電路線條比較細(xì)，投影到大屏幕上不太清晰。比較適合于職業(yè)技術(shù)學(xué)校的電路仿真軟件是TINA 6.0簡體中文版，該軟件不但菜單和對話框是簡體中文，所有的幫助也都是用中文寫成，學(xué)生比較容易理解和接受。Altium的電路圖和仿真圖線界面的顯示質(zhì)量比較好，適合教師用于教學(xué)幻燈演示和制作各種文檔中的插圖。Altium也很適合用于印制電路板設(shè)計的教學(xué)。ICAP/4的優(yōu)點是可以把仿真得到的電路波形插入電路圖中，即可以顯示電路中任何一點的波形。Orcad的Pspice在電路中顯示仿真得到的節(jié)點電壓、支路電流和元件消耗功率等數(shù)據(jù)，非常直觀；MicroCAP有最強(qiáng)大的參數(shù)掃描功能，可時設(shè)置多達(dá)20個參數(shù)進(jìn)行掃描分析。如果是電子學(xué)的初學(xué)者，則可以用有3D界面的電路仿真軟件Edison，該軟件界面生動直觀，和實物形象相當(dāng)接近，有助于認(rèn)識和理解電路。4.專用電路仿真軟件除了通常的電路仿真軟件外，還有一些專門針對某一類設(shè)計應(yīng)用的軟件如：Intusoft公司的電源仿真設(shè)計軟件PowerSupply Designer和磁性元件(設(shè)計分析變壓器和電感器)的設(shè)計軟件MagneticsDesigner；芬蘭APLAC公司用于射頻電路設(shè)計和仿真的軟件APLAC；以及美國Ansoft公司的系列產(chǎn)品等。很多的半導(dǎo)體器件生產(chǎn)商為了推廣它們的產(chǎn)品，也開發(fā)了專門的電路設(shè)計和仿真軟件。如Altera公司的可編程邏輯器件設(shè)計軟件Max+PlusI I；T I公司的開關(guān)電源專用設(shè)計軟件SWIFT Designer；Linear公司的電路仿真和開關(guān)電源設(shè)計軟件SwicherCAD等?？偨Y(jié)最后要說明的是，現(xiàn)在電路仿真軟件的發(fā)展方向已不再局限在電子學(xué)范圍內(nèi)。電路仿真技術(shù)在增強(qiáng)數(shù)模混合信號的仿真能力的同時，正在向電力電子、電光學(xué)、甚至是電機(jī)工程、機(jī)電工程等領(lǐng)域擴(kuò)展，為工程實際和教學(xué)帶來更多的方便。電路仿真技術(shù)有強(qiáng)大的電路分析功能，基本包括了電子測試分析的全部項目。不同廠商的電路仿真軟件所提供的電子仿真元件數(shù)量、電路分析功能和數(shù)據(jù)處理能力有較大的差別。應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計和專業(yè)教學(xué)需要選擇合適的電路仿真軟件。以上就是我們深圳市組創(chuàng)微電子有限公司為您介紹的電路仿真軟件的特點和選用建議。如果您有智能電子產(chǎn)品的軟硬件功能開發(fā)需求，可以放心交給我們，我們有豐富的電子產(chǎn)品定制開發(fā)經(jīng)驗，可以盡快評估開發(fā)周期與IC價格，也可以核算PCBA報價。我們是多家國內(nèi)外芯片代理商，有MCU、語音IC、藍(lán)牙IC與模塊、wifi模塊。我們的擁有硬件設(shè)計與軟件開發(fā)能力。涵蓋了電路設(shè)計、PCB設(shè)計、單片機(jī)開發(fā)、軟件定制開發(fā)、APP定制開發(fā)、微信公眾號開發(fā)、語音識別技術(shù)、藍(lán)牙wifi開發(fā)等。還可以承接智能電子產(chǎn)品研發(fā)、家用電器方案設(shè)計、美容儀器開發(fā)、物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)、智能家居方案設(shè)計、TWS方案開發(fā)、藍(lán)牙音頻開發(fā)、兒童玩具方案開發(fā)、電子教育產(chǎn)品研發(fā)。
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