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硬件开发

07-13

2023

产品展示—SNC27P020

SNC27P020是一款单通道的语音合成IC，有12位的PWM直驱电路，它将一个输入端口和8个I/O端口内置在一个4位的微型控制器里。通过SNC27P020中的微型控制器进行编程，用户的各种应用包括语音部分的合成，按键触发的设定，输出控制和其他的逻辑功能，都可以轻松实现。注意：SNC27P020没有LVD功能。产品特色工作电压：2.1V~5.1V·系统时钟：2.304 MHz-1.5%·持续时间：20秒@6KHz·RAM大小：128*4位·最大值。64K*12位程序大小·I/O端口：-输入端口P9.0共享复位引脚
07-06

2023

直流升压电路原理

直流升压技术是将不可调的直流电压转变为可调或固定的直流电压的工程技术，一种方法是利用电感的储能作用和电容的滤波作用进行升压；另一种方法通过高频振荡产生低压脉冲，再通过脉冲变压器升压到预定电压值，继而应用脉冲整流技术来获得高压直流电。直流升压过程是依靠一个用开关调节方式控制电能的变换电路，即DC-DC变换器来实现的。DC-DC变换器的核心部件是一类由晶体二极管、储能器(或变压器)、电容及感应器组成的开关变换器，其输出电路通过由电容组成的低通滤波器对电流的整流，实现高压直流电的输出。直流升压技术的不断更新与完善，很大程度上影响了DC-DC变换器拓扑的演化。高功率密度、高效率、高性能、高可靠性以及低成本、小体积是DC-DC变换器的发展方向。目前，直流升压技术已广泛应用于使用电池供电的便携设备中，大功率直流输电技术、光伏电站等领域，具有良好的应用前景。一、直流升压电路的原理及分析直流升压电路作为将直流电变成另一种固定电压或可调电压的DC-DC变换器，在直流传动系统、充电蓄电电路、开关电源、电力电子变换装置及各种用电设备中得到普通的应用。随之出现了诸如降压电路、升降压电路、复合电路等多种方式的变换电路。按照电路的拓扑结构，主要分为隔离型和非隔离型电路。1、非隔离型电路非隔离型拓扑结构包括BUCK电路、BOOST电路、CUK电路、SEPIC电路等，其中BUCK电路是直流降压电路，而BOOST升压电路的应用最为广泛，也是后面两种电路的基础。因此本节着重介绍BOOST升压电路的原理及特点。BOOST升压电路的基本拓扑结构如下图所示，实际的电路中开关一般为IGBT元件(绝缘栅双极型晶体管，是由BIT(双极型三极管)和MOS(绝缘栅型场效应管)组成的复合全控型电压驱动式功率半导体器件，兼有MOSFET的高输入阻抗和GTK的低导通压降两方面的优点)或可控硅元件等代替，相应的控制信号有基于PWM技术的脉冲发生器来提供。根据模拟电路分析开关s闭合与断开情况，结合电路理论的基本知识，可以推出输出电压。综上所述，BOOST电路的升压过程是电感的能量传递过程。充电时，电感吸收能量；放电时电感放出能量。如果电容量足够大，就可以在输出端放电过程中保持一个持续的电流。如果这个通断的过程不断重复。就可以在电容两端得到高于输入电压的电压。电路中的二极管主要起隔离作用，即在开关闭合时，二极管的正极电压比负极的电压低，此时二极管截止，使此电感的储能过程不影响输出端电容对负载的正常供电：因在开关断开时，两种叠加后的能量通过二极向负载供电，此时二极管正向导通，要求其正向压降越小越好，尽量使更多的能量供给到负载端。非隔离型DC-DC拓扑结构比较简单，电路所需的器件数量较少，且易于设计和控制但同时也受到输入输出电压比的限制，无法适用于电压转换比例较大的场合，也无法达到电气隔离的要求，这些拓扑结构适用于小功率设备中。2、隔离型电路隔离型拓扑结构主要包括“反激式电路”、“正激式电路”、“推挽式电路”、“半桥式电路”、“全桥式电路”及山这些基本电路衍生出来的相关电路。这种电路的基本工作过程都是：高频振荡产生低压脉冲一一脉冲变压器升压到预定电压值一一脉冲整流获得高压直流电。其中推挽式直流升压电路应用较为广泛，同时，推挽式电路经桥式整流或全波整流后，其输出电压的电压脉动和电流脉动都很小，因此只需要一个很小的储能滤波电容或储能滤波电感，就可以得到一个电压纹波和电流纹波都很小的输出电压。罔因此，推挽式电路是一个输出电压特性非常好的开关电源。推挽式电路的主要缺点是当系统长期工作或经常大功率运行时，电路很容易产生磁通不平衡的现象，即偏磁现象，容易烧毁关管及相关器件。推挽式电路另一个缺点就是电路的开关管的关断耐压值较大，相对于其他几种电路，其耐压必须大于工作电压的两倍。因此，推挽式电路很少在高压输入时使用。二、直流升压电路的应用直流升压技术满足使用电池等直流供电源的设备在运行时对较高的直流电压的需求，在手机、传呼机等无线通讯设备、照相机闪光灯、便携式安检仪、电蚊拍等得到了广泛的应用。同时，大功率直流输电技术、光伏发电技术、不间断电源(UPS)技术的发展也离不开直流升压技术的应用。1、在LED驱动中的应用在手机、数码相机等电子产品的应用电路中，通常需要通过升压电路来驱动闪光灯模组的L ED或显示屏背光的LED，调节LED的明暗程度。驱动LED的电路一般可分为并联驱动与串联驱动两种。并联驱动采用电容型的电荷泵倍增电压原理，所有的LED负载都是以串联的形式连接；串联驱动采用电感型直流升压转换原理(Boost电路)，提升系统的总电压来满足串联的单个LED负载的额定电压需求。串联驱动电路升压器件体积小、效率高，占用空间更小，因此在移动电话、数码相机、PD A手持设备、MP3播放器、GPS接收器等设备上有更为广泛的应用。串联的LED电感型直流升压转换应用了Boost电路升压原理，M onolithic P ow er System s(MPS)公司的升压器件MP1518芯片，很好的应用到了手机等设备中。另外，在输入电压一定的条件下，驱动LED两端的电压和信号的占空比有关。信号的占空比越大，输出电压越大，LED的亮度也就越大。在实际应用中，往往是在使能管脚EN加上一个PW M波，通过改变这个PM W波的占空比来调整LED的亮度。2、在太阳能光伏发电系统中的应用太阳能电池的发电原理是利用入射于半导体时所引起的光电效应。光伏电池的基本特性和二极管类似，这与传统的发电方式是完全不同的，没有转子的转动部分，不利用电磁相互作用，因此，其产生的电流为直流电。光伏发电系统主要包括太阳能电池板、充电机、蓄电池、控制器、直流升压电路、逆变器等。典型的光伏发电系统由光伏电池阵列、储能系统、逆变器、直流控制系统四部分组成。其中，单体光伏电池发出的电能很小，是直流电，为满足实际需求，获得足够大的发电量，要将单体光伏电池连接成电池组，再由电池组组成太阳能光伏阵列。在电能从光伏阵列到储能单元，再到你变单元的传输和交换过程中，要保持系统的高效与安全运行，所以需要直流控制系统对整个过程进行调整、保护和控制。光照强时，太阳能电池的低压直流电直接提供给直流升压电路，通过充电器给蓄电池充电储能；光照弱时，太阳能电池输出功率达不到光伏发电的要求，这时，作为储能装置的蓄电池就为直流升压电路提供低压直流电，保证了光伏发电系统的连续性和稳定性。直流升压电路把低压直流电升高到330V高压直流电，然后通过逆变器就可得到50H z／220V交流电。输出交流电压和电流通过检测电路反馈给控制器，控制器可以实现闭环控制。3、在光电倍增管中的应用光电倍增管广泛应用在各种光电检测仪器中。同样，在生物医学工程领域中，光电倍增管在光电成像检测与治疗仪器(如PE T)中发挥了不可替代的作用。早期的光电倍增管的电源由工频变压器升压后经过倍压整流得到，这种电源体积大效果差。目前光电倍增管的高压电源采用直流变换器方式，比起工频变压器升压后再整流方案体积小、效率高，具有良好的应用前景。输入直流电压为+12 V，输出电压可调，典型的输出电压为+1200 V。其主要构成为低压直流供电电源、PW M控制电路、功率开关管、高频变压器、倍压整流电路、滤波电路和取样反馈电路组成。+12 V直流输入电压为控制电路和变压器提供工作电源；PWM控制电路的输出信号驱动功率晶体管，为高频变压器提供低压高频方波；高频变压器的交流输出信号通过倍压整流电路得到进一步的升压和整流，输出直流高压信号：高压输出信号经过滤波电路后得到进一步的滤波，有效地减小输出纹波系数；输出电压反馈电路为P W M控制电路提供电压反馈信号，通过与脉冲调制器中误差放大器的基准电压比较，以控制脉冲调制器的输出脉冲占空比，从而达到调节输出电压的目的。升压电路技术总结本文介绍了两种主要直流升压电路的原理及其应用。BOOST电路通过开关管和电感储能达到升压的目的。它相对简单，功率密度大，电流较小，采用的是非隔离的拓扑结构；也正因为如此，其本身就是一个电磁干扰源，可能导致周围电子设备的功能紊乱。而以推挽式直流升压电路为代表的使用变压器升压的电路，由于采用了隔离式的拓扑结构，同时可以通过匝数比和后面的倍压整流电路进一步升压，从而更适合输入电压低、变压比较高，并且需要进行隔离的情况。二者依据其自身特性，具有很广泛的应用。在手机、数码相机等电子产品的应用电路中，通常需要通过升压电路来驱动闪光灯模组的L ED或显示屏背光的LED，调节LED的明暗程度。在光伏电池中，通过直流升压电路将光照转化的低压直流电经充电器给蓄电池充电储能。再如在广泛应用在各种光电检测仪器中的光电倍增管中，为各个极板之间的高压电场供电的高压电源采用直流变换器方式，比起工频变压器升压后再整流方案体积小、效率高。以上就是我们a8体育免费观看为您介绍的直流升压电路的原理与应用。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-13

2023

产品展示—SNC27P332

SNC27P332是一款单通道的语音合成IC，有12位的PWM直驱电路，它将一个输入端口和24个I/O端口内置在一个4位的微型控制器里。通过SNC27P332中的微型控制器进行编程，用户的各种应用包括语音部分的合成，按键触发的设定，输出控制和其他的逻辑功能，都可以轻松实现。功能特色工作电压 : 2.1V~5.1V系统时钟 : 2.304MHz +-1.5%语音时长 : 332sec@6KHzRAM大小 : 192*4 bit最大程序空间 64K*12 bit I/O 端口: - 输入端口 P9.0, 与复位引脚共用 - 24 I/O 端口 : P1, P2, P3, P4, P5, P6 - 高驱动/反向电流 : P2, P3, P6 - 常规驱动/反向电流 : P1, P4, P5定时器 :- 定时器1 : 2ms/4ms- 看门狗定时器 (WDT) : 110msIR 输出 : P2.3 or P1.38组硬件PWMIO : P2,P3,P6 - P3/P6 共用同一个PWMIO低电压复位 (LVR)- 典型的 1.9V 启用禁用选项- 当低电压复位 (LVR)发生时低LVR电流低电压检测 (LVD)- 2个等级: 2.2V , 3.2V
07-12

2023

产品展示—SNC27P040

SNC27P040是一款单通道的语音合成IC，有12位的PWM直驱电路，它将一个输入端口和8个I/O端口内置在一个4位的微型控制器里。通过SNC27P040中的微型控制器进行编程，用户的各种应用包括语音部分的合成，按键触发的设定，输出控制和其他的逻辑功能，都可以轻松实现。产品特色工作电压 : 2.1V~5.1V系统时钟 : 2.304MHz +-1.5%语音时长 : 40sec@6KHzRAM大小 : 128*4 bit最大程序空间 64K*12 bit I/O 端口:- 输入端口 P9.0, 与复位引脚共用- 8 I/O 端口 : P2, P3- 高驱动/反向电流 : P2, P3定时器 :- 定时器1 : 2ms/4ms- 看门狗定时器 (WDT) : 110msIR 输出 : P2.38组硬件PWMIO : P2,P3低电压复位 (LVR)- 典型的 1.9V 启用禁用选项- 当低电压复位 (LVR)发生时低LVR电流低电压检测 (LVD)- 2个等级: 2.2V , 3.2V
07-11

2023

产品展示—SNC27P085

产品特色工作电压：2.1V~5.1V，系统时钟：2.304MHz+-1.5%语音时长：85sec@6KHzRAM大小：128*4bit最大程序空间 64K*12位I/O端口： -输入端口P9.0与复位引脚 -12I共享 /O端口：P1，P2，P3 -高驱动/接收器电流：P2，P3 -正常驱动/接收器电流：P1·定时器：-定时器 1：2ms/4ms-看门狗定时器(WDT)：110 ms·IR输出：P2.3或P1.3·8套硬件PWMIO ：P2，P3·低压复位(LVR)-典型的1.9V有启用/禁用选项-当LVR发生时低LVR电流.低电压检测器(LVD)-2个等级：2.2V，3.2V
07-10

2023

产品展示—SNC27P168

SNC27P168是一款单通道的语音合成IC，有12位的PWM直驱电路，它将一个输入端口和16个I/O端口内置在一个4位的微型控制器里。通过SNC27P168中的微型控制器进行编程，用户的各种应用包括语音部分的合成，按键触发的设定，输出控制和其他的逻辑功能，都可以轻松实现。工作电压 : 2.1V~5.1V系统时钟 : 2.304MHz +-1.5%语音时长 : 168sec@6KHzRAM大小 : 128*4 bit最大程序空间 64K*12 bit I/O 端口:- 输入端口 P9.0, 与复位引脚共用- 16 I/O 端口 : P1, P2, P3, P6- 高驱动/反向电流 : P2, P3, P6- 常规驱动/反向电流 : P1定时器 :- 定时器1 : 2ms/4ms- 看门狗定时器 (WDT) : 110msIR 输出 : P2.3 or P1.38组硬件PWMIO : P2,P3,P6 - P3/P6 共用同一个PWMIO低电压复位 (LVR)- 典型的 1.9V 启用禁用选项- 当低电压复位 (LVR)发生时低LVR电流低电压检测 (LVD)- 2个等级: 2.2V , 3.2V
07-07

2023

DDR高速线路PCB设计

DDR高速线路PCB设计是指在设计计算机内存模块（如DDR、DDR2、DDR3、DDR4等）时，采用特定的PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计技术来实现高速信号传输的需求。DDR（Double Data Rate）内存是一种高速的随机存取存储器，它能够在每个时钟周期中传输两个数据点。为了确保DDR内存的正常工作，必须采用专门的PCB设计技术来处理高频信号、信号完整性和电磁干扰等问题。在DDR高速线路PCB设计中，以下几个方面是需要考虑的重点：长度匹配和延迟控制：DDR内存总线上的信号传输速度非常快，因此需要确保数据和控制线的长度匹配，以防止信号到达的时间不同而引起的时序问题。此外，通过控制信号的延迟，可以使信号在同一时钟周期内到达目标设备，以提高系统的性能。电源和地引线的规划：在DDR高速线路PCB设计中，良好的电源和地引线规划是非常重要的。通过合理规划电源和地引线的位置，可以降低电磁干扰和信号串扰，提高信号完整性。信号完整性：DDR内存的高速信号传输对信号完整性要求较高。因此，在PCB设计过程中需要采用阻抗匹配、减小信号回波、合理布局和绕线、使用信号层和电源层分离等技术来确保信号的稳定性和可靠性。层间互连和信号层分配：DDR高速线路通常采用多层PCB设计，以实现层间互连和信号层分配。通过合理的层间堆叠和信号层分配，可以降低信号串扰、电磁干扰和传输延迟，提高系统的性能。差分信号设计：DDR内存使用差分信号传输数据，因此在PCB设计中需要正确处理差分对的布局、匹配和绕线。差分信号设计可以提高抗干扰能力和传输速度。总之，DDR高速线路PCB设计是一项复杂的工作，需要综合考虑信号完整性、时序要求、电磁兼容性和抗干扰能力等因素，以确保DDR内存系统的稳定性和可靠性。
07-05

2023

硬件设计流程

一个产品的开发过程是一件繁杂而又技术性很强的工作，而一个具备优良性能、稳定可靠的硬件平台是公司产品质量的基础及保证。因此硬件设计工作的流程，应该遵循一定的标准和规范，才能达到保证质量的要求。本文着重阐述硬件设计的规范流程。主要包括以下内容：硬件需求确认、硬件系统设计、原理图设计、PCB设计、样板联调及测试、项目评审及结案。一、硬件需求确认在开发一个产品之前，首先要确认该产品的硬件需求。这些信息通常客户会提供一个很详细的文档，由公司的商务部门将需求转达给开发部门。了解用户需求非常重要，因为后续的产品方案选择、开发计划、产品检验标准等信息都来自于此。这些信息包括：产品应用的目标市场；需要满足的所有功能和性能标准；产品的外观尺寸及模具、配件；产品需求时间。二、硬件系统设计硬件系统设计，包括整体解决方案的选择；产品模具外观的确认；项目计划制定。根据客户需求，如CPU的处理能力、存储容量及速度，功能及接口要求等信息选定合适的整体解决方案。并完成关键功能模块的设计方案选择，关键器件的选择及技术资料、技术渠道及技术支持，要充分考虑到技术可行性、可靠性及成本控制。关键器件的选型要遵循以下几个原则：统一性：关键功能模块器件，在满足功能及性能要求的情况下，尽量选择公司内部其它方案使用过的模块器件，并尽量保证外围电路的统一。通用性：尽量选择P in t o p in兼容种类比较多的元器件，以及在市场上被广泛应用和验证过的芯片，尽量避免选择冷门偏门芯片，以降低设计风险。高性价比：同样是满足需求的情况下，尽量选择低成本的元器件。方便采购：尽量选择方便采购，交货期短，并且没有停产计划的器件。模具的选择和设计应尽量从使用者角度出发，美观、耐用、安全、散热、成本等都是需要考虑的问题。这个工作需要由硬件工程师、结构工程师与美术工程师共同配合完成。一个切合实际且严谨的项目计划，是一个产品开发在时间和效率上的保障。项目计划既要考虑到可能出现的各种不确定因素，合理安排各阶段的时间进度，也要保证项目人员在开发过程中的工作效率，确保产品开发在客户要求的时间内，提前保质保量的完成。三、原理图设计原理图的设计是保证一个产品硬件逻辑上正确的根本。如果原理图设计有问题，轻则导致产品部分功能模块性能变差或者失效，重则导致系统不稳定甚至无法工作。原理图设计要注意的事项大概归纳如下：原理图绘制时，尽量采用本公司标准元器件库封装，通用的功能模块设计尽量采用公司统一方案，标准化的原理图设计更便于管理和审核，便于采购和生产控制。原理图设计的一般规则：根据目标市场，确定原理图对需要保护部分电路的防护等级。电源系统：设计之初要详细分析板内各路电源需求的电流大小，精度要求，纹波控制，上电时序等。电源设计要有充足余量，否则容易造成电源芯片发热量过大，电源模块输出能力不够，系统不能正常运行等问题，还要注意数字电源和模拟电源的分离。成本控制：一般来说，设计上冗余越大系统会越可靠，但成本也会越高；反之冗余越小成本会越低但可靠性也越差。第一版原理图可以预留较高的设计冗余，保证系统的稳定性，同时做一些兼容设计，以便后续调试过程中的降成本测试，最后达到一个最合适的冗余度，使产品性价比最优化。审核：原理图设计完成后，需要发给芯片提供商审核，关键模块部分发给芯片商技术支持审核，公司内部也要组织严格的审核，特别是对新加的功能模块，仔细审核论证，以保证原理图的正确性。编写设计文档：跟软件调试相关的1 0口连接方式，控制状态要求，连接总线设备地址等，方便后续软件调试。BOM制作：导出元器件列表，按照公司BOM标准格式制作BOM清单，标明每种器件的编码、类型、详细描述、精度等级、封装尺寸、装配方式、单机用量、位号。完成后提交样板计划数量给相关人员核对库存，缺料提交请购。这部分工作应该提前进行，以免后续因为物料到货时间影响开发周期。四、PCB设计原理图完成后，导出网表，同步到P CB文件。PC B的封装还是尽量采用公司标准封装，新器件封装要仔细阅读芯片手册。开始PCB绘制前，首先要保证所有元器件封装的正确性。1、PCB设计的一般步骤和注意事项根据选定的模具，确认主板尺寸，跟模具组装相关的所有接插件位置、高度限制、禁放器件区域等。布局：布局的首要原则是保证布线的布通率，把某种功能模块的器件尽量摆放在一起，但是芯片之间的互连要注意哪些器件应该靠近哪个芯片放置；数字器件和模拟器件要分开，尽量远离；热敏器件远离发热器件放置；定位孔附近不要摆放器件和走线；去耦电容尽量靠近器件的V c C；摆放器件时要考虑后续调试和焊接，不要太密集；要考虑整板的美观。2、布线的一般规则时钟线及高速信号线：时钟线和高速信号线一般也容易是电磁辐射的干扰源，布线应特别注意。一般分为单端和差分。单端线一般要尽量短，地层或参考层尽量完整以减小回路，包地完整并多打地孔；差分线要求地层或参考层完整，等长等距。有阻抗要求的要计算好线宽线距，减少辐射。重要信号线：注意包地处理、地层完整及阻抗控制。电源线：根据各路电源电流大小的评估，可以设定各路电源走线的粗细，一般电源线尽量粗，电流越大，电源走线越粗。地线：要尽量保证地平面的完整性，地线尽量粗。设计检查及审核：P四设计完成后，使用工具自带的检查功能进行间距及连接性检查，保证间距和连接性无误，最后自查并优化后发给芯片提供商检查设计，重要模块发给相应的技术支持检查，公司内部也要按照标准流程逐项仔细审核。样板文件输出及生产：PCB设计完成后，还要制作制板说明文件，包含板厚、板材、表面处理方式、字符、阻焊、板子尺寸及是否拼板、数量、阻抗等等信息，一般也会有公司的标准格式，以便印制板厂生产。同时提供BOM文件、坐标文件及丝印图等给贴片工厂进行样板的贴装和焊接。五、样板联调及测试1、样板联调当硬件原理图设计好之后，将原理图设计文档提供给软件人员，以便提前开始针对自己的硬件设计修改软件。样板贴装完成后，交由软件人员进行最后的软件开发工作，在此期间，配合软件工作，进行必须的硬件调试，直至客户需求的所有功能全部打通后，由硬件工程师完成剩余的测试和确认工作。2、样板测试测试工作一般可分为功能测试、性能测试及调试、现场测试及客户确认、第三方认证测试。以硬件需求确认文档为指导性文件，针对客户提出的需求，硬件工程师对所有要求的功能和性能要求进行详细的测试和确认，对于不达标的项目进行软硬件调试。客户未提出的性能指标，以国家相关标准和公司测试标准为依据。硬件工程师测试和调试完成后，提交给公司内部测试，组做确认测试，以确认产品在实验室是否达到所有标准要求。由于目标市场环境可能存在的复杂性和特殊性，产品自测完成后，需要测试人员到目标市场现场进行实地多地点测试。同时与客户沟通，让客户对产品进行最终的确认。根据根据客户要求，需要第三方认证机构测试的，需要提供样机交由第三方认证机构做认证测试并给出认证报告。六、项目评审及结案由项目经理组织，参加人员包括公司技术总监、商务人员、软件主设计师、硬件主设计师、测试人员及相关资深技术人员等。以客户提供的技术需求为指导性评估标准，公司内部的各种设计标准、测试标准、审核标准为依据，对项目的各种设计文档、测试报告及客户反馈进行严谨细致的逐项审核，在保证产品完全满足客户需求的前提下，对产品设计的正确性、合理性、标准性、可靠性及性价比最优化进行评估和审核，确认该项目是否达到要求可以结案，并由参加项目审核的相关人员逐一签字确认。评判一个项目是否成功，不仅仅是看一个设计是否在技术上满足了需求，还要看设计上是否合理，产品的质量是否过关，产品的成本是否控制得当，完成时间上是否满足需要。这就需要高效的团队协作，细致的需求分析，准确的方案选择，合理的项目计划，标准化的设计文档及严谨的项目审核，而一个完善的硬件设计流程恰恰可以使这些得以良好的串联，也是一个好的产品设计的保障。以上就是我们a8体育免费观看为您介绍的硬件设计开发流程。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-04

2023

电路板维修技术

随着电子技术日新月异的发展，电子产品也在不断地更新。由于电子产品在生产过程中总有各种原因导致其失效，因此就有了电子测试，测试必然离不开测试系统。测试系统是由多块电路板组合而成，一旦电路板出现故障，系统就不能正常工作。由于每块电路板都价格不菲，出现故障就必须维修，维修的关键就是分析，而分析的过程就是查找故障的过程。每块电路板都是由一个或多个功能模块组成，每个功能模块又是由很多元器件组成，并且这些元器件之间都存在着密切的联系，所以要想找到故障元器件是一项十分困难的事情。要想修好电路板就要对电路板进行深入研究，充分了解电路板的结构及各模块的功能；再就是维修方法，有了好的维修方法可以使维修做到事半功倍。一、电路板的检修方法电路板检修方法的原则就是先看后测、先易后难。对待故障的电路板首先要进行目测，通过目测了解故障现象，了解故障现象有助于下一步对故障进行分析，分析过程包括问、看、闻、测。问就是询问使用者故障的现象，是使用不当导致的故障还是正常运行中突发故障，还有就是要问问此电路板之前有没有被别人修过，动过哪些元器件。其次看，就是通过仔细观察电子元器件，看有没有明显的变色、烧焦迹象，是否存在虚焊、焊反等现象，必要时可以借助放大镜进行观察。再就是闻，闻一闻有没有什么异味，一旦集成电路（尤其是大功率器件）被烧坏都会发出臭鸡蛋的味道。最后就是测即测量，通过测量进行分析找出故障器件，测量分静态测量（即不加电测量电路板）和加电测量。最简单的测量就是用万用表测量电路板的电源和地之间的阻值，通常电路板的阻值应不小于70Ω，若阻值太小（才几欧姆或十几欧姆）说明电路板上有元器件被击穿或部分击穿。二、电路板故障分类故障范围包括：局部故障、全局故障。局部故障指系统的某个或几个功能模块运行不正常；全局故障指整个系统运行状况。故障又分为稳定的故障和不稳定故障。稳定的指由于元器件的功能失效、电路短路等引起的故障；不稳定指：接触不良、元器件功能变差。三、电路板工作原理本文以DPS（测量器件电压源）板为例，其主要功能为：（1）在测试过程中根据施加条件为被测器件提供两路器件电源，其中一路电压施加范围为0~50V，另外一路电压施加范围为-50V~0V。（2）测量器件电源的工作电流，测量值最大为5A。器件电源板由DPS1和DPS2两路器件电源组成，它的主要组成部分有：逻辑控制单元、译码控制单元、数据转换器、电压及功率放大器、电流箝位控制单元、电流采样单元、差分放大器、继电器控制单元。DPS板的工作方式有：加压（FV）、加压测流（FVMI）。在FVMI方式中，驱动电压值通过数模转换器提供给输入驱动器，输出电流由采样电阻采样，通过差分放大器转换成电压值，再由模数转换器回读电流值，箝位值可根据负载设置，箝位电流起着限流保护作用。通过对实图的结构了解可以绘制出DPS板的逻辑框图，见图3。绘制逻辑框图可以使我们更加清楚地了解其工作过程，为维修可以提供很大的帮助。结合前面介绍的DPS板工作原理及组成（DPS板由两路组成，一路提供正电压，一路提供负电压），可知这些元器件的作用提供正负电源。得知此类信息对分析电路板有很大的帮助，如在DPS板出现正电压加不出，但负电压可以加出的情况下，就可以参照负电压的一路对正电压进行维修。当DPS板出现故障，首先对其进行静态检测。由于集成电路内部都是采用直接耦合，因此，集成电路的其他引脚与地之间都存在着确定的直流电阻，这种确定的直流电阻称为该脚的内部等效电阻，简称R内，可以通过万用表测量各引脚的内部等效直流电阻来判断其好坏，如若各引脚的内部等效电阻R内与标准（我们可以拿一块好的集成电路，通过万用表测量各引脚的内部等效电阻R内作标准）相符，说明这个集成电路是好的；反之，若与标准值相差过大，说明集成电路内部出现故障。测量时一定要注意一点，由于集成电路内部有大量的三极管、二极管等非线性元件，在测量时单向测得一个阻值还不能判断其好坏，必须互换表笔再测量一次，获得正反向两个阻值，只有当R内正反向阻值都符合标准才能断定该集成电路完好。在静态检测发现不了故障源的情况下，只有对DPS板进行加电在路检修。如想对DPS板进行加电检修，必须对DPS板作延伸处理，只要将DPS板延伸出来就可以对其进行加电分析。实际维修中，加电测量先测量引脚电压，如果电压异常，可断开引脚连线测量接线端电压，以判断电压变化是外围元器件引起，还是集成块电路内部引起；也可采用测量外部电路到地之间的直流等效电阻R外来判断。通常在电路中测得集成电路某引脚与接地引脚之间的直流等效电阻（在路电阻），实际是R内和R外并联的总直流等效电阻。在维修中常将在路电压与在路电阻的测量方法结合使用，有时在路电压和在路电阻偏离标准值，并不一定是集成电路损坏，而是有关外围元器件损坏使其R外不正常，从而造成在路电压和在路电阻异常。这时便只能测量集成电路内部直流等效电阻才能判断其集成电路好坏。根据实际维修经验，在路测量集成电路内部直流等效电阻时可不必把集成电路从电路板上焊下来，只要将电压或在路电阻的异常的引脚与电路断开，同时将接地脚与电路板断开，其他脚维持原状，测量出测试脚与接地脚之间的R内正反向电阻值便可判断其好坏。四、绘制电路图现在有很多厂家并不提供电路板的电路图，但要想对电路板进行加电分析，没有电路图是没有办法进行加电分析的，所以就要自己动手绘制电路图。绘制电路图要了解如下几点：（1）了解相关集成电路的工作情况，首先要找出集成电路的信号输入引脚和信号输出引脚以及相对应的电源引脚和接地引脚。集成电路的电源引脚是用来将整流滤波电路输出的直流工作电压加到集成电路的内部电路中，为集成电路的内电路提供直流电源；而接地引脚是用来将集成电路内电路中的地线与整机线路中的地线接通，使集成电路内电路的电流形成回路。所以电源引脚和接地引脚是集成电路正常工作最基本和最重要的两根引脚。信号输入引脚是与前面一级的电路输出引脚相连的，或是与整机电路的信号源相连，这样如果了解了集成电路的信号输入引脚，就可以从后级向前一级方向进行分析。而在电路板的许多故障检修中，例如：加不出电压、加不出电流等故障，只有确定了集成电路的信号输出引脚，才能进行下一步的检修，所以在集成电路中找出信号输入、输出引脚是相当重要的。（2）对照电子元器件使用手册，记下IC的工作特性（真值表、工作特性曲线、工作电压、输入输出引脚），然后对照结构图的前后关系将相关的IC进行简单的安排位置。最后用万用表测量IC的前后级关系，这样就可以将它们之间的联系简单的绘制出来。五、电路板模块单元1、逻辑控制单元逻辑控制单元是电路板的主要控制单元，相当于这个电路板的“CPU”，是可编程逻辑器件。主要功能是通过逻辑电平控制继电器单元、电流箝位控制单元和测量单元。故障分析：（1）由于从“逻辑控制单元”出来的电平不足以驱动继电器，所以要通过驱动电路来驱动，因此在出现继电器不能正常工作的情况下要将此考虑在内（逻辑控制失效、驱动电路失效、继电器本身故障）。（2）在系统加电的情况下，若出现“找不到电路板”的现象，那基本上可以断定是电路板上的逻辑控制单元故障所致。2、数模转换器（D/A）数模转换器是将控制器给出的数字信号转化为实际的模拟量来控制外接器件。当DAC正常工作的时候，输出的模拟电压和输入的数字量成正比，所以当输入和输出之间不成正比的时候可以判定DAC失效。3、电流箝位电流箝位主要功能就是保护后级电路和被测器件，DPS板上的电流箝位是保护后级的电压及功率放大器。因为DPS板上有正负两路电源，所以箝位电流也应该有对称的正负两路，常见箝位保护电路见图5。从图5可以看出和这两个二极管相连的前级就是箝位部分，并且可以找出与此连接的下级运放电路。用万用表的二极管特性测量下级运放电路的输入和输出的关系，可知此运放电路的功能是构成电压跟随器。电压跟随器具有阻抗变换作用，所谓阻抗变换作用就是指经电压跟随器放大后，其输出电压近似等于信号源的电动势，而其输出电阻却很小，该电路常用作输入级、中间级、输出级。故障分析：在DPS板加电的时候，出现加5V出来5V，但是当加到5V以上是就加不上去（始终是5V），这时可以将跟随器输入级用于箝位的二极管挑开，再次加电，如若此时检测恢复正常，说明用于箝位的运放电路出现故障；如若故障依旧，就进行逆向分析推查前一级，这里要注意：只要电流没有进入闭环，就可以将运放电路的输出脚挑开进行测量。4、电流采样单元电流采样由采样电阻和相应挡位的继电器组成，测流（MI）是输出电流由采样电阻采样，采样完通过差分放大器转换成电压，再由模数转换器回读电流值。故障分析：电流经采样电阻分成好多挡位，如有个别挡位出错，首先用万用表静态的测量一下采样电阻的阻值，如果测量正常，再量量相应挡位的继电器，如若测量也正常，那就要看看后级的差分放大器，如果测量都正常，最后可以断定是逻辑控制器的故障。六、电路板维修注意事项维修前首先要做好防静电工作，如穿戴好防静电工作服和鞋、佩戴好防静电腕带。维修的工作台也要做好防静电处理，如加防静电台面。注意用电安全，包括对电路板加电维修时要考虑到电路板最大承受能力；当需要接触强电的时候一定要注意人身安全，做好防强电措施。随着电子产品的不断发展，各种设备故障发生的种类和频率也大大提高，因此对维修人员的要求也在不断提升，特别是对刚接触电路板维修的人来说，很多人一开始都不知道从何下手，也不知道要学习什么，其实要想学好电路板维修就必须要有一定的数电、模电基础。理论＋方法＋实践＋总结，这样就能应对电路板所发生的各式各样的故障。以上就是我们a8体育免费观看为您介绍的测试系统电路板维修方法。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-03

2023

高频电路PCB设计

长期以来，设计人员往往将精力花在对程序、电原理、参数冗余等方面的核查上，却极少将精力花在对PCB设计的审核方面，而往往正是由于PCB设计缺陷，导致大量的产品性能问题。PCB设计原则涉及到许多方方面面，包括各项基本原则、抗干扰、电磁兼容、安全防护，等等。对于这些方面，特别在高频电路（尤其在微波级高频电路）方面，相关理念的缺乏，往往导致整个研发项目的失败。许多人还停留在“将电原理用导体连接起来发挥预定作用”基础上，甚至认为“PCB设计属于结构、工艺和提高生产效率等方面的考虑范畴”。许多工程师也没有充分认识到该环节在产品设计中，应是整个设计工作的特别重点，而错误地将精力花费在选择高性能的元器件，结果是成本大幅上升，性能的提高却微乎其微。一、高速PCB设计在产品工程中，PCB的设计占据非常重要的位置，尤其在高频电设计中。有一些普遍的规则，这些规则将作为普遍指导方针来对待。将高频电路之PCB的设计原则与技巧应用于设计之中，则可以大幅提高设计成功率。（一）高速电路PCB的布线设计原则1．使逻辑扇出最小化，最好只带一个负载。2．在高速信号线的输出与接收端之间尽可能避免使用通孔，避免引脚图形的十字交叉。尤其是时钟信号线，需要特别注意。3．上下相邻两层信号线应该互相垂直，避免拐直角弯。4．并联端接负载电阻应尽可能靠近接收端。5．为保证最小反射，所有的开路线（或没有端接匹配的线）长度必须满足下式：Lopen——开路线长度(inches)；trise——信号上升时间（ns）；tpd——线的传播延迟（0.188ns/in——按带线特性）。6．当开路线长度超过上式要求的值时,应使用串联阻尼电阻器，串联端接电阻应该尽可能地接到输出端的引脚上。7．保证模拟电路和数字电路分开，AGND和DGND必须通过一个电感或磁珠连接在一起，并尽可能在接近A/D转换器的位置。8．保证电源的充分去耦。9．最好使用表面安装电阻和电容。（二）旁路和去耦1．选择去耦电容之前，先计算滤除高频电流所需的谐振频率要求。2．大于自谐频率，电容器将变成电感性，从而失去去耦电容作用。应该注意，有些逻辑电路具有比常用去耦电容自身谐振频率更高的频谱能量。3．容器器自身具有的谐振频率，称之为自谐频率。如果希望滤除的高频。4．要根据电路所含的RF能量、开关电路的上升时间，以及特别关注的频率范围计算所需的电容值，不要用猜测或是根据以前的一贯用法使用。5．计算地和电源平面的谐振频率。以此二平面构筑的去耦电容能够取得最大效益。6．对高速元件及蕴涵丰富RF带宽能量的区域，应该使用多种电容并联，以去除大频宽的RF能量。也要注意：当在高频，大电容变为电感性时，小电容还保持电容性，于某一特殊频率将会组成LC谐振电路，造成无限大阻抗，因而完全失去旁路作用，若有此情况发生，使用单一电容会更为有效。7．在电路板所有电源输入连接器边，及上升时间快于3ns之元件的电源脚，设置并联电容。8．在PCB电源输入端及扳子的对角方向处，应该使用足够大容量的电容器，保证电路切换状态时产生的电流变化。对其他电路的去耦电容也应有同样考虑，工作电流越大，所需的电容量就越大。以减小电压和电流的脉动，提高系统的稳定性。因此，去耦电容肩负去耦和续流的双重作用。9．如果使用了太多的去耦电容，当开机时会从电源吸收大量电流，因此，在电源输出端应该放一群大电容来提供大电流量。（三）阻抗变换与匹配1．在低频电路中，匹配的概念是相当重要的（使负载阻抗与激励源内阻共轭相等）。在高频电路中，信号线终端的匹配更为重要：一方面要求ZL=Zc，保证沿线无驻波；另一方面，为获得最大功率，要求信号线输入端与激励源相接时应共轭匹配。因此，匹配对微波电路的工作性能产生直接影响。可见：若终端不匹配，信号线上会产生反射和驻波，导致负载功率下降（高功率驻波还会在波腹点产生打火现象）。由于反射波的存在，将对激励源产生不良影响，导致工作频率和输出功率稳定性下降。然而，实际中给定的负载阻抗与信号线特性阻抗不一定相同，信号线与激励源阻抗也不一定共轭，因而必须了解及应用阻抗匹配技术。（四）PCB分层高频电路往往集成度较高布线密度大采用多层板既是布线所必须的也是降低干扰的有效手段合理选择层数能大幅度降低印板尺寸能充分利用中间层来设置屏蔽能更好地实现就近接地能有效地降低寄生电感能有效缩短信号的传输长度能大幅度地降低信号间的交叉干扰等等所有这些都对高频电路的可靠工作有利有资料显示同种材料时四层板要比双面板的噪声低20dB但是板层数越高制造工艺越复杂成本越高。（五）电源隔离与地线分割不同功能或者不同要求的电路布线，常常需要进行电源隔离和地线分割。如模拟电路与数字电路、弱信号电路与强信号电路、敏感电路（PLL、低抖动触发等）与其它电路等，互相之间应该尽量减小干扰，电路才能达到预期指标要求。基本要求：1．不同区域的电源层或地层应该在电源入口处接在一起，通常为树型结构或手指形结构，不同功能电路的地线分割方法，分割缝隙和板子边缘不得小于2mm。2．不同种类电源区域和地区域不能互相交叉。3．壕沟与桥。由于地平面的分区分割，常常会造成各功能电路之间的信号传输返回回路的不连续，为了保证信号、电源以及地的连接，除了采用变压器隔离（不能传输直流信号）、光耦合器隔离（难于传送高频）之外，常用桥接方式。“桥”实际上是壕沟上的一个缺口，且仅有一处而已。当使用这种方法时，如果是多点接地系统（所有高速设计都是）最好将桥的两边都接到机壳地。总结在产品工程中，PCB的设计占据非常重要的位置，尤其在高频电设计中尤其重要，同样的原理设计,同样的元器件,不同的人制作出来的PCB就具有不同的结果。有很多原理上行得通的东西在工程中却难以实现,或是别人能实现的东西另一些人却实现不了,因此说做一块PCB板不难,但要做好一块PCB板却不是一件容易的事情。以上就是我们a8体育免费观看为您介绍的高频电路PCB设计技术。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-02

2023

通孔插装PCB设计

通孔插装PCB的DFM可制造性设计本文介绍一些和通孔插装有关的DFM方法，这些原则从本质上来讲具有普遍性，但不一定在任何情况下都适用，不过，对于与通孔插装技术打交道的PCB设计人员和工程师来说相信还是有一定的帮助。一、PCB排版与布局在设计阶段排版得当可避免很多制造过程中的麻烦。(1)用大的板子可以节约材料，但由于翘曲和重量原因，在生产中运输会比较困难，它需要用特殊的夹具进行固定，因此应尽量避免使用大于23cm×30cm的板面。最好是将所有板子的尺寸控制在两三种之内，这样有助于在产品更换时缩短调整导轨、重新摆放条形码阅读器位置等所导致的停机时间，而且板面尺寸种类少还可以减少波峰焊温度曲线的数量。(2)在一个板子里包含不同种拼板是一个不错的设计方法，但只有那些最终做到一个产品里并具有相同生产工艺要求的板才能这样设计。(3)在板子的周围应提供一些边框，尤其在板边缘有元件时，大多数自动装配设备要求板边至少要预留5mm的区域。(4)尽量在板子的顶面(元件面)进行布线，线路板底面(焊接面)容易受到损坏。不要在靠近板子边缘的地方布线，因为生产过程中都是通过板边进行抓持，边上的线路会被波峰焊设备的卡爪或边框传送器损坏。(5)对于具有较多引脚数的器件(如接线座或扁平电缆)，应使用椭圆形焊盘而不是圆形。以防止波峰焊时出现锡桥。(6)尽可能使定位孔间距及其与元件之间的距离大一些，并根据插装设备对其尺寸进行标准化和优化处理：不要对定位孔做电镀，因为电镀孔的直径很难控制。(7)尽量使定位孔也作为PCB在最终产品中的安装孔使用，这样可减少制作时的钻孔工序。(8)可在板子的废边上安排测试电路图样以便进行工艺控制，在制造过程中可使用该图样监测表面绝缘阻抗、清洁度及可焊性等等。(9)对于较大的板子，应在中心留出一条通路以便过波峰焊时在中心位置对线路板进行支撑，防止板子下垂和焊锡溅射，有助于板面焊接一致。(10)在排版设计时应考虑针床可测性问题，可以用平面焊盘(无引线)以便在线测试时与引脚的连接更好，使所有电路节点均可测试。二、电路板元件的定位与安放（1）按照一个栅格图样位置以行和列的形式安排元件，所有轴向元件应相互平行，这样轴向插装机在插装时就不需要旋转PCB。因为不必要的转动和移动会大幅降低插装机的速度。（2）相似的元件在板面上应以相同的方式排放。例如使所有径向电容的负极朝向板件的右面，使所有双列直插封装(DIP)的缺El标记面向同一方向等等，这样可以加快插装的速度并更易于发现错误。(3)双列直插封装器件、连接器及其它多引脚数元件的排列方向与过波峰焊的方向垂直，这样可以减少元件引脚之间的锡桥。(4)充分利用丝印在板面上作记号，例如画一个框用于贴条形码，印上一个箭头表示板子过波峰焊的方向，用虚线描出底面元件轮廓(这样板子只需进行一次丝印即可)等等。(5)画出元件参考符(CRD)以及极性指示，并在元件插入后仍然可见，这在检查和排除故障时很有帮助，并且也是一个很好的维护性工作。(6)元件离板边缘应至少有15mm(最好为3mm)的距离，这将使线路板更加易于进行传送和波峰焊接，且对外围元件的损坏更小。(7)元件高出板面距离需超过2mm时(如发光二极管、大功率电阻器等)，其下面应加垫片。如果没有垫片，这些元件在传送时会被“压扁”，并且在使用中容易受到震动和冲击的影响。(8)避免在PCB两面均安放元件，因为这会大幅增加装配的人工和时间。如果元件必须放在底面。则应使其物理上尽量靠近，以便一次完成防焊胶带的遮蔽与剥离操作。(9)尽量使元件均匀地分布在PCB上，以降低翘曲并有助于使其在过波峰焊时热量分布均匀。三、电路板机器插装(1)所有板上元件的焊盘都应该是标准的，应使用业界标准的间隔距离。(2)选用的元件应适用于机器插装，要牢记自己工厂内的设备的条件与规格，事先考虑好元件的封装形式，以便能更好地与机器配合。对于异形元件来讲，封装可能是一个较大的问题。(3)如果可能，径向元件尽量用其轴向型，因为轴向元件的插装成本比较低，如果空间非常宝贵，也可以优先选用径向元件。(4)如果板面上仅有少量的轴向元件，则应将它们全部转换为径向型，反之亦然，这样可完全省掉一种插装工序。(5)布置板面时，应从最小电气间隔的角度考虑引脚折弯方向和自动插装机部件所到达的范围，同时还要确保引脚折弯方向不会导致出现锡桥。四、导线与连接器(1)不要将导线或电缆线直接接到PCB上，而应使用连接器。如果导线一定要直接焊到板子上，则导线末端要用一个导线对板子的端子进行端接。从线路板连出的导线应集中于板子的某个区域，这样可以将它们套在一起避免影响其它元件。(2)使用不同颜色的导线以防止装配过程中出现错误。各公司可采用自己的一套颜色方案，如所有产品数据线的高位用蓝色表示，而低位用黄色表示等。(3)连接器应有较大焊盘以提供更好的机械连接，高引脚数连接器的引线应有倒角以便能更容易地插入。(4)避免使用双列直插式封装插座。它除了延长组装时间外，这种额外的机械连接还会降低长期使用的可靠性，只有因为维护的原因需要DIP现场更换时才使用插座。如今DlP的质量已取得了长足的进步，无须经常更换。(5)应在板面上刻出辨别方向的标记，防止安装连接器时出现错误。连接器焊点处是机械应力较为集中的地方，因此建议使用一些夹持工具，例如键和卡扣。五、整机系统(1)应在设计印制电路板前选好元器件，这样可以实现最佳布局并且有助于实施本文中所阐述的DFM原则。(2)避免采用一些需要机器压力的零部件，如导线别针、铆钉等，除了安装速度慢以外，这些部件还可能损坏线路板，而且它们的维护性也很差。(3)采用下面的方法，尽量减少板上使用元件的种类：用排电阻代替单个电阻：用一个六针连接器取代两个三针连接器I女口果两个元件的值很相似，但公差不同，则两个位置均使用公差较低的那一个：使用相同的螺钉固定板上各种散热器。(4)最好设计成可在现场进行配置的通用板。例如装一个开关将国内使用的板改为出口型号，或使用跳线将一种型号转变为另一型号。六、PCB板设计常规要求(1)当对线路板做敷形涂层时，不需要涂层的部分应在工程设计时在图上标注出来。设计时应考虑涂层对线间电容的影响。(2)对于通孔来说，为了保证焊接效果最佳，引脚与孔径的缝隙应在0.25mm到0.7Omm之间。较大的孔径对机器插装有利，而想要得到好的毛细效果则要求有较小的孔径，因此需要在这两者之间取得一个平衡。(3)应选用根据工业标准进行过预处理的元件。元件准备是生产过程中效率最低的部分之一，除了增添额外的工序(相应带来了静电损坏风险并使交货期延长)，它还增加了出错的机会。(4)应对购买的大多数手工插装元件定出规格，使线路板焊接面上的引线伸出长度不超过1.5mm。这样可减少元件准备和引脚修整的工作量，而且板子也能更好地通过波峰焊设备。(5)避免使用卡扣安装较小的座架和散热器，因为这样速度很慢且需要工具。应尽量使用套管、塑料快接铆钉、双面胶带或者利用焊点进行机械连接。总结对于用通孔插装技术进行线路板组装的制造商来说，DFM是一个极为有用的工具，它可节约大量费用并减少很多麻烦。使用DFM方法能减少工程更改以及将来在设计上作出让步，这些好处都是非常直接的。以上就是我们a8体育免费观看为您介绍的通孔插装PCB的DFM可制造性设计详情。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求，可以放心交给我们，我们有丰富的电子产品定制开发经验，可以尽快评估开发周期与IC价格，也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商：松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek，有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。注：部分图片内容来源于网络，如有侵权，请联系删除。
07-01

2023

PCB板抗ESD设计

电子设备中PCB板的抗ESD设计方法在电子产品的设计过程中，设计者通常在产品进入到生产环节时才着手考虑抗静电释放(ESD)的问题。为了能使电子设备通过抗静电释放测试，而又不破坏原有的设计，最终解决方案通常都采用了昂贵的元器件，还要在制造过程中进行手工装配，甚至需要重新设计PCB板，产品的进度势必受到影响。因此，在设计电子产品的PCB板过程中就需要考虑其优化ESD防护问题。一、ESD对电子设备的影响电子产品设计中必须遵循抗静电释放(ESD)的设计规则，因为大多数电子设备在生命期内99%的时间都处于一个充满ESD的环境之中，尤其是目前便携产品中越来越多的采用低功率逻辑芯片，它们大多数都是以CMOS工艺为基础来设计和制造的，由于金属氧化半导体(MOS)电介质击穿和双极反向结电流的限制，使得这些IC芯片对ESD非常敏感。另外，大多数的I/O端口(尤其是USB端口)都是热插拔系统，极易受到由用户或空气放电造成的ESD影响。ESD可能来自人体、家具、甚至设备自身内部。尽管电子设备完全遭受ESD损毁比较少见，然而ESD干扰却很常见，ESD干扰可能会导致设备锁死、复位、数据丢失或可靠性下降，甚至有可能造成数据位重影、产品损坏直至造成电子设备”硬故障”或元器件损坏。其结果可能是：在寒冷干燥的冬季电子设备经常出现故障现象，但是维修时又显示正常，这样势必影响用户对电子设备及其制造商的信心。由此可见，在电子产品设计尤其是其PCB板的设计过程中就考虑ESD防护是非常必要的。二、ESD产生的机理ESD是什么？ESD又是怎样进入电子设备的？当一个充电的导体接近另一个导体时，就有可能发生ESD。首先，两个导体之间会建立一个很强的电场，产生电场引起的击穿。两个导体之间的电压超过它们之间空气和绝缘介质的击穿电压时，就会产生电弧。在0。7ns到1 0ns的时间里，电弧电流会达到几十安培，有时甚至会超过1 00A。电弧将一直维持直到两个导体接触短路或者电流低到不能维持电弧为止。ESD的产生取决于物体的起始电压、电阻、电感和寄生电容，例如：人体、带电器件和机器可能产生电弧，手或金属物体可能产生尖峰电弧，家具可能产生同极性或者极性变化的多个电弧。ESD可以通过以下五种耦合途径进入电子设备：(1)初始的电场能容性耦合到表面积较大的网络上，并在离ESD电弧1 00mm处产生高达4000V/m的高压。(2)电弧注入的电荷/电流可以产生以下的损坏和故障：①穿透元器件内部薄的绝缘层，损毁MOSF ET和CMOS元器件的栅极(常见)。②CMOS器件中的触发器锁死(常见)。③短路反偏的PN结(常见)。④短路正向偏置的PN结(少见)。⑤熔化有源器件内部的焊接线或铝线(少见)。(3)电流会导致导体上产生电压脉冲(V=L×dI/dt)，这些导体可能是电源、地或信号线，这些电压脉冲将进入与这些网络相连的每一个元器件(常见)。(4)电弧会产生一个频率范围在1 M Hz到500M Hz的强磁场，并感性耦合到临近的每一个布线环路，在离ESD电弧1 00mm远的地方产生高达1 5A/m的电流。(5)电弧辐射的电磁场会耦合到长的信号线上，这些信号线起到接收天线的作用(少见)。可见，ESD频率范围宽，可能通过各种各样的耦合途径找到设备的薄弱点。为了防止ESD干扰和损毁，通常应从以下三个方面入手来综合考虑设备的抗ESD能力：元器件的选择：如考虑芯片的ESD容量、使用瞬态电压抑止器(TVS)二极管阵列等；PCB版图设计：如尽量增大接地面积、缩短PCB走线等；机械设计：如采用塑料机箱、空气空间等屏蔽措施以有效解决ESD问题。其中PCB版图设计是优化ESD防护的一个最关键要素，合理的PCB设计可以减少故障检查及返工所带来的不必要成本。三、PCB板的抗ESD设计方法通过分析ESD的产生机理和它的危害，设计者可以从以下几个方面来考虑优化ESD防护的PCB设计方案：3.1减少电路环路面积电流通过感应进入到封闭的电路环路，这些环路同时具有变化的磁通量。环路的面积与电流的幅度成正比。环路的面积越大，包含的磁通量也就越大，因而在电路中感应的电流也就越强。因此，在设计时就必须尽可能地减少环路面积。图1所示的是一种最常见的电路环路，由电源和地线所形成。在条件可能的情况下，可以采用具有电源及接地层的多层PCB设计。多层电路板不仅将电源和接地间的回路面积减到最小，而且地平面和电源平面以及排列紧密的信号线-地线间距能够减小共模阻抗(common impedance)和感性耦合，同时也减小了ESD脉冲产生的高频EM I电磁场。如果采用多层电路板受到条件的限制，那么电源线和接地线就必须采用如图2所示的网格结构。这种网格结构的栅格尺寸小于等于60mm，如果可能，栅格尺寸最好小于1 3 mm(0。5in。)。在垂直和水平线或填充区之间，要尽可能多地连接。另外，将电源和接地印制线尽可能靠近也可以降低环路面积，如图3所示。还有一个减少环路面积及感应电流的方法是减小互连器件间的平行通路，如图4所示。 3.2缩短电路连线长度长的信号线可成为接收ESD脉冲能量的天线，在设计中要尽量使用小于30cm的信号线以降低信号线作为接收ESD电磁场天线的效率。而且要尽量把互连的器件放在相邻位置，使互连的印制线长度尽可能的短。当必须采用信号连接线长于30cm时，可以采用保护线，如图5所示。在信号线附近应放置地层，信号线距接地线层(或保护线)的距离应小于1 3 mm(0。5in。)。另外一个办法是将长于30cm信号线或电源线与其接地线进行交叉布置，交叉的连线必须从上到下或从左到右的规则间隔布置，如图6所示。 3.3用TVS二极管保护所有的外部连接在电源线上增加TVS器件有助于解决来自电源端口的接到电源ESD问题，连接到Vcc和地的TVS可以防止电源出现ESD干扰，但应考虑保护电路中的寄生电感问题。在ESD事件发生时，TVS二极管通路中的寄生电感会产生严重的电压过冲。尽管使用了TVS二极管，保护电路能承受的总电压是TVS二极管钳位电压与寄生电感产生的电压之和：V T=V C+VL，由于在电感负载两端的感应电压VL=L×dI/dt，过高的过冲电压仍然可能超过被保护IC的损坏电压阈值。一个ESD瞬态感应电流在小于1 ns的时间内就能达到峰值(依据IEC 61 000-4-2标准)，例如：引线电感为每英寸20nH，线长为四分之一英寸，那么，过冲电压将是50V/1 0A的脉冲。因此，在设计时要将分流通路设计得尽可能短，以减少寄生电感效应。在设计所有的电感性通路时，必须考虑采用接地回路，即：TVS与被保护信号线之间的通路，以及连接器到TVS器件的通路。为了减少接地平面的寄生电感，要尽可能缩短TVS二极管的接地和被保护电路的接地点之间的距离。3.4减少地电荷注入在ESD对地线层的直接放电时，敏感电路可能会遭到损坏。因此，在使用TVS二极管以防止电源出现ESD干扰的同时还必须使用一个或多个高频旁路电容器，如图7所示。这些电容器接在易损元件的电源和地之间。旁路电容可以减少地电荷的注入，使得电源与接地端口的电压差被钳制。TVS使感应电流分流，保持TVS钳位电压的电位差。另外，TVS及电容器应放在距被保护的IC尽可能近的位置，为了减少寄生电感效应，要确保TVS到地通路以及电容器管脚长度最短。连接器必须安装到PCB上的铜铂层。理想情况下，铜铂层必须与PCB的接地层隔离，通过短线与焊盘连接。

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