PCB的慘痛經(jīng)歷,值得工程師借鑒
PCB即印刷電路板,是電子電路的承載體。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中,幾乎都要使用PCB. PCB設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié),也是對(duì)原理電路的再設(shè)計(jì)。一些新的工程師往往低估PCB設(shè)計(jì)的重要性,將這一即煩瑣又費(fèi)事的工作完全交由技術(shù)員去完成。在這里我先講一個(gè)關(guān)于PCB設(shè)計(jì)的故事,由于涉及企業(yè)的隱私,故此隱去了真實(shí)的地點(diǎn)和企業(yè)名稱。
故事所涉及的企業(yè)是生產(chǎn)電話機(jī)的一家公司。普通按鍵式電話機(jī),其實(shí)并不是什么高科技的產(chǎn)品,與早期的撥盤式電子電話機(jī)相比,它在電路中增加了一塊雙音頻/脈沖撥號(hào)控制集成電路,一些產(chǎn)品還增加了免提通話功能,用戶使用話機(jī)時(shí),如果按下免提按鍵,無須摘機(jī),就可以接聽或者唿出。熟悉話機(jī)電路原理的人都知道,免提電路是由“自動(dòng)收/發(fā)控制電路”和“音頻功率放大電路”組成,這些電路都有現(xiàn)成的專用IC來實(shí)現(xiàn),原理上沒有需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)的地方。
在改革開放初期,一些捷足先登的企業(yè),靠生產(chǎn)電話機(jī)發(fā)了大財(cái)。我所要說的這家企業(yè)通過關(guān)系將公司的最新產(chǎn)品送到了北京的某某首長家里試用。這種具有免提功能的按鍵式話機(jī),確實(shí)要比當(dāng)時(shí)使用的撥盤話機(jī)好用的多。經(jīng)過一段時(shí)間試用,首長非常滿意,答應(yīng)向有關(guān)部門推薦該產(chǎn)品。
可是就在這關(guān)鍵的時(shí)刻,一天深夜,這臺(tái)話機(jī)突然鳴叫起來!
沒有特別的大事,不會(huì)有人膽敢深夜撥打首長家里的電話。更奇怪的是,摘機(jī)接聽沒人應(yīng)答,掛機(jī)后不一會(huì),話機(jī)又繼續(xù)鳴叫,連續(xù)不斷。首長緊急叫來警衛(wèi)人員,警衛(wèi)人員又連夜叫來電信人員,最后才弄明白,原來是話機(jī)免提功能自行誤觸發(fā),導(dǎo)致虛驚一場(chǎng)。
首長大怒!
話機(jī)的推銷計(jì)劃,因此意外事件被延誤了好多年時(shí)間。事后查明,引起免提誤觸發(fā)的原因是電路的PCB設(shè)計(jì)不良,后來該企業(yè)的話機(jī)產(chǎn)品,免提按鍵都被要求改為機(jī)械式按鍵,這樣才獲得了電信的入網(wǎng)許可。這次事件對(duì)企業(yè)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)幾千萬元以上。
一些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為PCB設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單的勞動(dòng),使用PROTEL或者其他的軟件工具,通過自動(dòng)布局、自動(dòng)布線,就可以完成。單面板無法布通,就用雙面板,再不行就用多層板,或者設(shè)置跳線,短跳線不行就長跳線,再不行就用跨接線,最后總可以布通。
而我認(rèn)識(shí)一位老工程師,他們?cè)缒暝O(shè)計(jì)PCB的時(shí)候還沒有用上電腦,卻照樣能完成包含幾百上千個(gè)元器件的電路PCB設(shè)計(jì)。而且他們?cè)O(shè)計(jì)的PCB,布局和布線都相當(dāng)工整,跳線、跨線極少,原器件排列整齊合理,并且符合工藝規(guī)范要求。我們看到的早期的國產(chǎn)黑白電視機(jī)PCB,就屬于他們那個(gè)年代的工程師的杰作。
盡管后來我設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候,早就用上了電腦。但我仍然覺得,這些老工程師們?cè)赑CB設(shè)計(jì)上,一定有一些絕招可以借鑒,我們現(xiàn)在的年輕工程師們,是很難想象他們當(dāng)年是如何借助鉛筆和方格紙完成復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)。確實(shí)我也從他那里也獲得了很多的經(jīng)驗(yàn),比如:如何排列元器件可以容易走線,如何最有效地利用雙列直插IC下面的板面空間,如何在布線之前就盡可能地規(guī)劃好布局等等。
我自己的體會(huì)是:PCB設(shè)計(jì),不僅僅是技術(shù),還是藝術(shù),是藝術(shù)就涉及很多的主觀因素,所以工程師也要注意提高自己的修養(yǎng)。
工具幫助我們完成了很多繁復(fù)的工作,但它所自動(dòng)完成的并非可以最佳的應(yīng)用于每一個(gè)產(chǎn)品。因?yàn)樗鶐椭覀兺瓿傻氖钱a(chǎn)品設(shè)計(jì)中普遍且通用的一面,并非自動(dòng)完成產(chǎn)品的最佳優(yōu)化面設(shè)計(jì),例如:使用PROTEL或者其他的軟件工具,通過自動(dòng)布局、自動(dòng)布線,就可以完成的只是通常的連接方式,從某方面講也只是把所要連接的器件連在一起了而已。所以要真正設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的pcb,更多的是設(shè)計(jì)者針對(duì)這一產(chǎn)品的具體情況的了解分析,從而完成獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)。
本人為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過PCB設(shè)計(jì),但由于要設(shè)計(jì)的原因,使用了PROTEL來進(jìn)行了一個(gè)PCI板卡的設(shè)計(jì)(PROTEL現(xiàn)學(xué)的),深感PCB設(shè)計(jì)的復(fù)雜性(使用的芯片最多160引角雙面板佈線,未使用網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)佈線,結(jié)果是:能把他們連接在一起,并盡量減少高頻干擾并遵照芯片的走線長度要求設(shè)計(jì)就已經(jīng)大傷腦筋了),因?yàn)閷?duì)無線電的愛好,所以對(duì)原先的黑白電視機(jī)也有過一定的了解。所以對(duì)老一輩的PCB設(shè)計(jì)者的辛勤工作,和智慧的結(jié)晶更是深感敬意。希望有機(jī)會(huì)可以真正的學(xué)到PCB設(shè)計(jì)的精髓。 呵呵,說了一堆廢話。
我是做PCB設(shè)計(jì)的,深有同感。PCB設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單意義上的電器上的連接,要懂電路知識(shí),制作工藝和設(shè)計(jì)上的美觀,她確實(shí)是一門藝術(shù),如果要節(jié)約成本,老板一定要看重這項(xiàng)工作。
一個(gè)非常完善的原理圖,由于布線的不合理,都不是好產(chǎn)品。布線不合理的確會(huì)引起很多想不到的問題:比如電路自激,信噪比差,分離度差,大功率的放大電路容易燒機(jī)等。后果真的難以想象。
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