Is éard is dearadh ciorcad leictreonach ann ná an próiseas pleanála, tástála agus tógála ciorcaid a dhéanann tascanna sonracha. Is éard atá i gceist leis riachtanais a shainiú, páirteanna iontaofa a roghnú, scéimeanna a chruthú, feidhmíocht a insamhladh, agus an dearadh deiridh a thástáil. Trí chéimeanna cúramach a leanúint, éiríonn ciorcaid sábháilte, éifeachtach agus iontaofa. Soláthraíonn an t-alt seo faisnéis mhionsonraithe ar gach céim den phróiseas dearaidh.
Forbhreathnú ar Dhearadh Ciorcad Leictreonach
Is éard atá i ndearadh ciorcad leictreonach ná an próiseas pleanála agus tógála ciorcaid ar féidir leo tasc sonrach a dhéanamh. Tosaíonn sé le turgnaimh bheaga ar chlár aráin nó trí insamhaltaí ríomhaire chun a sheiceáil an oibríonn an smaoineamh. Ina dhiaidh sin, tarraingítear an dearadh i léaráid scéimeach a thaispeánann conas atá gach cuid ceangailte. Aistrítear an dearadh chuig bord ciorcad priontáilte (PCB), ar féidir é a tháirgeadh agus a chur le chéile i gcóras oibre.
Is minic a chomhcheanglaíonn an próiseas seo cineálacha éagsúla comharthaí. Oibríonn ciorcaid analógacha le comharthaí réidh agus leanúnacha, agus oibríonn ciorcaid dhigiteacha le comharthaí a athraíonn idir dhá stát. Uaireanta, déantar an dá cheann a chomhcheangal sa dearadh céanna chun an córas a dhéanamh níos iomláine.
Is é an sprioc atá ag dearadh ciorcad leictreonach ná táirge deiridh a chruthú atá ní amháin feidhmiúil ach iontaofa agus réidh le húsáid i bhfíorchoinníollacha. Cuidíonn dearadh cúramach lena chinntiú go n-oibreoidh an ciorcad i gceart, go bhfanfaidh sé seasmhach, agus go gcomhlíonfaidh sé riachtanais sábháilteachta.
Ceanglais maidir le Sonraíochtaí Teicniúla
| Catagóir | Sonraíochtaí Samplacha |
|---|---|
| Leictreach | Voltas ionchuir: 5-12 V, Tarraingt reatha: <1 A, Bandaleithead: 10 MHz |
| Uainiú | Latency < 50 ns, Jitter Clog < 2 ps |
| Comhshaol | Oibríonn -40 ° C go + 85 ° C, taise 90% |
| Meicniúil | Méid PCB: 40 × 40 mm, Meáchan < 20 g |
| Comhlíonadh | Ní mór freastal ar CE / FCC, EMC Aicme B |
| Costas/Táirgeadh | Costas BOM < \ $ 5, toradh Tionóil >95% |
Ailtireacht an Chórais agus Dearadh Blocléaráid
Léiríonn an blocléaráid seo croístruchtúr an chórais leictreonaigh trí é a bhriseadh síos i bhfochórais idirnasctha. Soláthraíonn an Fochóras Cumhachta fuinneamh cobhsaí trí chadhnraí, tiontairí DC-DC, agus rialtóirí, ag cruthú bunús do gach bloc eile. Ag an lár tá an Fochóras Rialaithe, ina bhfuil micrea-rialaitheoir, FPGA, nó próiseálaí atá freagrach as sreabhadh sonraí agus cinnteoireacht a bhainistiú.
Láimhseálann an Fochóras Analógach comharthaí fíor-domhain ag baint úsáide as braiteoirí, aimplitheoirí agus scagairí, agus cuireann an I / O Digiteach ar chumas cumarsáide le feistí seachtracha trí chaighdeáin mar USB, SPI, UART, CAN, agus Ethernet. Cinntíonn bloc Clogáil & Uainiú ar leithligh sioncrónú le oscillators, PLLanna, agus ródú beacht le haghaidh feidhmíochta jitter íseal.
Chun iontaofacht a choinneáil, cuirtear béim ar Chriosanna Aonrúcháin, a choinníonn comharthaí digiteacha torainn ar shiúl ó chiorcaid analógacha íogair, ag laghdú cur isteach agus ag feabhsú cobhsaíocht an chórais.
Comhpháirteanna Bunúsacha i nDearadh Ciorcad Leictreonach
Friotóirí
Úsáidtear iad seo chun sreabhadh srutha leictreach a theorannú agus a rialú. Trí fhriotaíocht a chur leis, cinntíonn siad nach ndéantar damáiste do chodanna íogaire de chiorcad ag an iomarca srutha.
Toilleoirí
Feidhmíonn sé mar ghléas beag stórála fuinnimh. Coinníonn siad muirear leictreach agus is féidir leo é a scaoileadh go tapa nuair is gá. Fágann sé seo go bhfuil siad úsáideach chun voltas a chobhsú, comharthaí a scagadh, nó pléasctha gearra cumhachta a sholáthar.
Trasraitheoirí
Feidhmíonn sé mar lasca agus aimplitheoirí. Is féidir leo an sruth a chasadh air nó as cosúil le geata rialaithe nó comharthaí laga a dhéanamh níos láidre. Is cuid de leictreonaic nua-aimseartha iad trasraitheoirí toisc go gceadaíonn siad ciorcaid faisnéis a phróiseáil agus a rialú.
Diodes
Treoraigh treo an tsrutha. Ligeann siad do leictreachas sreabhadh i dtreo amháin, ag blocáil é ar an mbealach eile. Cosnaíonn sé seo ciorcaid ó shruthanna droim ar ais a d'fhéadfadh damáiste a dhéanamh.
Taighde agus Roghnú Comhpháirteanna i nDearadh Ciorcad Leictreonach
Breithnithe Feidhmíochta
Nuair a roghnaíonn tú páirteanna do chiorcad, is é ceann de na chéad rudaí atá le seiceáil ná feidhmíocht. Ciallaíonn sé seo breathnú ar an gcaoi a n-iompraíonn an chomhpháirt sa dearadh. I measc na sonraí riachtanacha tá cé mhéad torainn a chuireann sé, cé chomh cobhsaí is atá sé le himeacht ama, cé mhéad cumhachta a úsáideann sé, agus cé chomh maith agus a láimhseálann sé comharthaí. Cinneann na fachtóirí seo an n-oibreoidh an ciorcad ar an mbealach is ceaptha.
Roghnú Pacáiste
Is é pacáiste comhpháirte an bealach a thógtar agus a mhéid é. Bíonn tionchar aige ar an méid spáis a thógann sé ar an mbord, cé mhéad teasa is féidir leis a láimhseáil, agus cé chomh furasta is atá sé a chur le linn an tionóil. Sábhálann pacáistí níos lú spás, agus is féidir le cinn níos mó a bheith níos éasca oibriú leo agus teas a láimhseáil níos fearr. Cuidíonn an pacáiste ceart a roghnú le spás, teas agus éascaíocht úsáide a chothromú.
Infhaighteacht agus Slabhra Soláthair
Ní leor go n-oibreoidh páirt go maith; caithfidh sé a bheith ar fáil freisin nuair is gá. Ba chóir duit a sheiceáil an féidir an chuid a cheannach ó níos mó ná soláthróir amháin agus an mbeidh sé fós á tháirgeadh sa todhchaí. Laghdaíonn sé seo an baol go dtarlódh moilleanna nó athdhearadh má éiríonn sé deacair an chuid a fháil go tobann.
Comhlíonadh agus Caighdeáin
Caithfidh leictreonaic rialacha sábháilteachta agus comhshaoil a leanúint. Is minic a éilítear páirteanna chun caighdeáin mar RoHS, REACH, nó OL a chomhlíonadh. Cinntíonn na ceaduithe seo go bhfuil an chomhpháirt sábháilte le húsáid, nach ndéanann sé dochar don chomhshaol, agus gur féidir é a dhíol i réigiúin éagsúla. Is príomhchuid de roghnú comhpháirteanna é comhlíonadh.
Iontaofacht agus Derating
Ciallaíonn iontaofacht cé chomh fada agus cé chomh maith is féidir le comhpháirt leanúint ar aghaidh ag obair faoi ghnáthúsáid. Chun go mairfidh páirteanna níos faide, ba chóir duit iad a sheachaint go dtí a dteorainneacha uasta. Tugtar derating ar an gcleachtas seo. Trí chorrlach sábháilte a thabhairt do chodanna, laghdaíonn an seans go dteipfidh air, agus éiríonn an córas iomlán níos iontaofa.
Cineálacha Insamhaltaí Ciorcaid i nDearadh Ciorcad Leictreonach
| Cineál Insamhalta | Cuspóir i nDearadh Ciorcad |
|---|---|
| Claonadh DC | Deimhníonn sé go n-oibríonn gach feiste ag na pointí voltais agus reatha ceart. Cuireann sé cosc ar thrasraitheoirí sáithithe nó gearradh amach go neamhbheartaithe. |
| Scuabadh AC | Meastóireacht ar fhreagairt minicíochta, gnóthachan, agus corrlach céime. Bunúsach le haghaidh aimplitheoirí, scagairí, agus anailís cobhsaíochta. |
| Neamhbhuan | Anailís ar iompar fearainn ama, mar shampla athrú, freagra tosaithe, amanna ardaithe / titim, agus overshoot. |
| Anailís Torainn | Tuar íogaireacht ciorcad do thorann leictreach agus cabhraíonn sé le straitéisí scagtha a bharrfheabhsú d'iarratais íseal-torainn. |
| Monte Carlo | Tástálacha éagsúlacht staitistiúil i lamháltais comhpháirteanna (friotacóirí, toilleoirí, trasraitheoirí ), ag cinntiú stóinseacht dearaidh ar fud scaipeadh déantúsaíochta. |
| Teirmeach | Meastachán diomailt teasa agus hotspots féideartha a aithint, atá ag teastáil le haghaidh ciorcaid chumhachta agus dearaí dlúth. |
Seachadadh Cumhachta agus Sláine Comhartha i nDearadh Cuarda
Cleachtais Líonra Seachadta Cumhachta (PDN)
• Star Grounding: Bain úsáid as nasc réalta chun lúbanna talún a íoslaghdú. Laghdaíonn sé seo torann agus cinntíonn sé acmhainneacht tagartha comhsheasmhach ar fud an bhoird.
• Conairí Tuairisceáin Gearr: Cuir cosáin ar ais díreach agus impedance íseal ar fáil i gcónaí le haghaidh reatha. Méadaíonn lúbanna fada ionduchtas agus insteallann siad torann i gciorcaid íogair.
• Toilleoirí Díchúplála: Cuir toilleoirí díchúplála luach beag chomh gar agus is féidir do bioráin chumhachta IC. Feidhmíonn siad mar thaiscumair fuinnimh áitiúla agus cuireann siad trasraitheoirí ardmhinicíochta faoi chois.
• Toilleoirí Bulc: Cuir toilleoirí mórchóir in aice le pointí iontrála cumhachta. Cobhsaíonn siad seo an soláthar le linn athruithe tobann ualaigh.
Breithnithe Sláine Comhartha (SI)
• Ródú Impedance Rialaithe: Ba chóir rianta ardluais a ródú le impedance sainithe (de ghnáth 50 Ω aon-deireadh nó 100 Ω difreálach). Cuireann sé seo cosc ar mhachnaimh agus earráidí sonraí.
• Bainistíocht Talún: Coinnigh forais analógacha agus digiteacha scartha chun cur isteach a sheachaint. Ceangail iad ag pointe amháin chun eitleán tagartha glan a choinneáil.
• Laghdú Crosstalk: Coinnigh spásáil idir línte comhthreomhara ardluais nó bain úsáid as rianta garda talún. Íoslaghdaíonn sé seo cúpláil agus caomhnaíonn sé cáilíocht comhartha.
• Stackup Ciseal: I PCBanna ilchiseal, tiomnaigh eitleáin leanúnacha le haghaidh cumhachta agus talún. Laghdaíonn sé seo impedance agus cabhraíonn sé le IEA a rialú.
Leagan Amach PCB i nDearadh Chuarda
Socrúchán Comhpháirteanna
Cuir comhpháirteanna bunaithe ar fheidhm agus ar shreabhadh comhartha. Codanna gaolmhara a ghrúpáil le chéile agus faid rianaithe a íoslaghdú, go háirithe le haghaidh ciorcaid analógacha ardluais nó íogair. Ba chóir comhpháirteanna bunúsacha cosúil le oscillators nó rialtóirí a shuíomh gar do na ICanna a dtacaíonn siad leo.
Ródú Comhartha
Seachain lúbanna rianaithe 90 ° chun neamhleanúnachais impedance agus IEA féideartha a laghdú. Maidir le péirí difreálacha, mar shampla USB nó Ethernet, coinnigh faid rianaithe a mheaitseáil chun sláine uainiúcháin a choinneáil. Comharthaí analógacha agus digiteacha ar leithligh chun cur isteach a chosc.
Sraith Stack-Up
Feabhsaíonn cruachadh ciseal cothrom agus siméadrach indéantaitheacht, laghdaíonn sé warpage, agus soláthraíonn impedance comhsheasmhach. Laghdaíonn eitleáin talún agus cumhachta tiomnaithe torann agus cobhsaíonn siad seachadadh voltais.
Breithnithe Ardluais
Bealach comharthaí ardluais le impedance rialaithe, eitleáin tagartha leanúnacha a chothabháil, agus stubs nó vias gan ghá a sheachaint. Coinnigh cosáin fillte gearr chun ionduchtas a íoslaghdú agus sláine comhartha a chaomhnú.
Bainistíocht Teirmeach
Cuir vias teirmeach faoi ghléasanna cumhachta chun teas a scaipeadh isteach sna plánaí copair istigh nó ar an taobh eile den PCB. Bain úsáid as doirteadh copair agus teicnící scaipthe teasa le haghaidh ciorcaid ardchumhachta.
Dearadh Scéimeach agus ERC i bhForbairt Chuarda
Céimeanna Dearaidh Schematic
• Bileoga Ordlathacha: Déan an dearadh a bhriseadh síos i gcodanna loighciúla mar fhochórais chumhachta, analógacha agus digiteacha. Coinníonn sé seo ciorcaid chasta eagraithe agus déanann sé dífhabhtú nó nuashonruithe sa todhchaí níos éasca.
• Ainmniú Glan Brí: Bain úsáid as ainmneacha glan tuairisciúla seachas lipéid chineálacha. Seachnaíonn ainmniú soiléir mearbhall agus luasghéaraíonn sé fabhtcheartú.
• Tréithe Dearaidh: Cuir rátálacha voltais, riachtanais reatha, agus faisnéis lamháltais san áireamh go díreach sa scéimeach. Cuidíonn sé seo le linn athbhreithnithe agus cinntíonn sé go roghnaítear comhpháirteanna leis na sonraíochtaí cearta.
• Sioncrónú Loirg: Nascadh comhpháirteanna lena lorg PCB ceart go luath sa phróiseas. Catching mismatches anois cosc moilleanna agus athoibriú costasach le linn leagan amach PCB.
• Réamhbhille Ábhair (BOM): Giniúint dréacht-BOM ón scéimeach. Cuidíonn sé seo le costais a mheas, infhaighteacht páirteanna a sheiceáil, agus pleanáil soláthair a threorú sula gcríochnaítear an dearadh.
Sláinteachas Seiceáil Riail Leictreach (ERC)
• Detects floating pins that may cause undefined behaviour.
• Bratacha líonta giorraithe a d'fhéadfadh teip fheidhmiúil a bheith mar thoradh orthu.
• Cinntíonn sé go bhfuil naisc chumhachta agus talún comhsheasmhach ar fud an dearaidh.
Tástáil agus Bailíochtú Cuarda
• Cuir pointí tástála ar chomharthaí tábhachtacha agus ráillí cumhachta ionas gur féidir tomhais a dhéanamh go héasca le linn tástála dífhabhtaithe agus táirgeachta.
• Ceanntásca clárúcháin agus dífhabhtaithe a sholáthar mar JTAG, SWD, nó UART chun firmware a luchtú, comharthaí a sheiceáil, agus cumarsáid a dhéanamh leis an gcóras le linn na forbartha.
• Bain úsáid as soláthairtí cumhachta teoranta reatha nuair a bhíonn an PCB á chumhacht den chéad uair. Cosnaíonn sé seo comhpháirteanna ó dhamáiste má tá shorts nó botúin dearaidh ann.
• Power up agus bailíochtú gach fochóras ar leithligh sula ritheann tú an córas iomlán le chéile. Déanann sé seo níos éasca fadhbanna a leithlisiú agus a réiteach.
• Déan comparáid idir na torthaí tomhaiste go léir i gcoinne na sonraíochtaí dearaidh bunaidh. Seiceáil teorainneacha teirmeacha, feidhmíocht uainiúcháin, agus éifeachtúlacht cumhachta chun a chinntiú go n-oibríonn an ciorcad mar a bhí beartaithe.
• Coinnigh nótaí mionsonraithe agus torthaí tástála. Cuidíonn an doiciméadú seo le hathbhreithnithe sa todhchaí, fabhtcheartú, agus aistriú chuig foirne táirgeachta.
Conclúid
Comhcheanglaíonn dearadh ciorcad leictreonach pleanáil, insamhalta agus tástáil chun córais iontaofa a chruthú. Ó shonraíochtaí a shocrú go leagan amach agus bailíochtú PCB, cinntíonn gach céim go n-oibríonn ciorcaid mar atá beartaithe faoi choinníollacha réadacha. Trí dhearadh agus caighdeáin mhaith a chur i bhfeidhm, is féidir leat réitigh leictreonacha shábháilte, éifeachtacha agus fadtéarmacha a fhorbairt.
Ceisteanna Coitianta
C1. Cad iad na bogearraí a úsáidtear le haghaidh dearadh ciorcad leictreonach?
Tá Dearthóir Altium, KiCad, Eagle, agus OrCAD coitianta le haghaidh scéimeanna agus leagan amach PCB. Is minic a úsáidtear LTspice, Multisim, agus PSpice le haghaidh insamhaltaí.
C2. Cén tionchar a bhíonn ag talamh ar chiorcad?
Laghdaíonn talamh cuí torann agus cur isteach. Feabhsaíonn eitleáin talún, talamh réalta, agus deighilt tailte analógacha agus digiteacha cobhsaíocht.
C3. Cén fáth a bhfuil gá le bainistíocht theirmeach i gciorcaid?
Giorraíonn teas iomarcach saol na gcomhpháirteanna agus laghdaíonn sé feidhmíocht. Cuidíonn doirteal teasa, vias teirmeach, doirteadh copair, agus sreabhadh aeir le teocht a rialú.
C4. Cad iad na comhaid atá ag teastáil chun PCB a dhéanamh?
Tá comhaid Gerber, comhaid druileála, Bille Ábhair (BOM), agus líníochtaí cóimeála ag teastáil le haghaidh déantúsaíocht agus cóimeáil PCB cruinn.
C5. Conas a dhéantar tástáil ar shláine comhartha?
Seiceálann oscilloscopes, frithchaiteachas fearainn ama (TDR), agus anailíseoirí líonra impedance, crosstalk, agus saobhadh.
C6. Cad is dearadh ann le haghaidh indéantúsaíochta (DFM)?
Ciallaíonn DFM ciorcaid a chruthú atá furasta a tháirgeadh trí lorg caighdeánach a úsáid, teorainneacha PCB a leanúint, agus tionól a shimpliú.