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PCB設計的一次慘痛教訓--值得工程師借鑒
PCB即印刷電路板,是電子電路的承載體。在現代電子產品中,幾乎都要使用PCB. PCB設計是電路設計的最后一個環節,也是對原理電路的再設計。一些新的工程師往往低估PCB設計的重要性,將這一即煩瑣又費事的工作完全交由技術員去完成。在這里我先講一個關于PCB設計的故事,由于涉及企業的隱私,故此隱去了真實的地點和企業名稱。
故事所涉及的企業是生產電話機的一家公司。普通按鍵式電話機,其實并不是什么高科技的產品,與早期的撥盤式電子電話機相比,它在電路中增加了一塊雙音頻/脈沖撥號控制集成電路,一些產品還增加了免提通話功能,用戶使用話機時,如果按下免提按鍵,無須摘機,就可以接聽或者唿出。熟悉話機電路原理的人都知道,免提電路是由“自動收/發控制電路”和“音頻功率放大電路”組成,這些電路都有現成的專用IC來實現,原理上沒有需要創新設計的地方。
在改革開放初期,一些捷足先登的企業,靠生產電話機發了大財。我所要說的這家企業通過關系將公司的最新產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,確實要比當時使用的撥盤話機好用的多。經過一段時間試用,首長非常滿意,答應向有關部門推薦該產品。
可是就在這關鍵的時刻,一天深夜,這臺話機突然鳴叫起來!
沒有特別的大事,不會有人膽敢深夜撥打首長家里的電話。更奇怪的是,摘機接聽沒人應答,掛機后不一會,話機又繼續鳴叫,連續不斷。首長緊急叫來警衛人員,警衛人員又連夜叫來電信人員,最后才弄明白,原來是話機免提功能自行誤觸發,導致虛驚一場。
首長大怒!
話機的推銷計劃,因此意外事件被延誤了好多年時間。事后查明,引起免提誤觸發的原因是電路的PCB設計不良,后來該企業的話機產品,免提按鍵都被要求改為機械式按鍵,這樣才獲得了電信的入網許可。這次事件對企業造成的直接經濟損失高達幾千萬元以上。
一些設計人員認為PCB設計是簡單的勞動,使用PROTEL或者其他的軟件工具,通過自動布局、自動布線,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。
而我認識一位老工程師,他們早年設計PCB的時候還沒有用上電腦,卻照樣能完成包含幾百上千個元器件的電路PCB設計。而且他們設計的PCB,布局和布線都相當工整,跳線、跨線極少,原器件排列整齊合理,并且符合工藝規范要求。我們看到的早期的國產黑白電視機PCB,就屬于他們那個年代的工程師的杰作。
盡管后來我設計PCB的時候,早就用上了電腦。但我仍然覺得,這些老工程師們在PCB設計上,一定有一些絕招可以借鑒,我們現在的年輕工程師們,是很難想象他們當年是如何借助鉛筆和方格紙完成復雜的PCB設計。確實我也從他那里也獲得了很多的經驗,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劃好布局等等。
我自己的體會是:PCB設計,不僅僅是技術,還是藝術,是藝術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。
工具幫助我們完成了很多繁復的工作,但它所自動完成的并非可以最佳的應用于每一個產品。因為它所幫助我們完成的是產品設計中普遍且通用的一面,并非自動完成產品的最佳優化面設計,例如:使用PROTEL或者其他的軟件工具,通過自動布局、自動布線,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。所以要真正設計一個產品的pcb,更多的是設計者針對這一產品的具體情況的了解分析,從而完成獨一無二的設計。
本人為系統的學習過pcb設計,但由于要設計的原因,使用了PROTEL來進行了一個PCI板卡的設計(PROTEL現學的),深感pcb設計的復雜性(使用的芯片最多160引角雙面板佈線,未使用網絡自動佈線,結果是: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計就已經大傷腦筋了),因為對無線電的愛好,所以對原先的黑白電視機也有過一定的了解。所以對老一輩的pcb設計者的辛勤工作,和智慧的結晶更是深感敬意。希望有機會可以真正的學到pcb設計的精髓。 呵呵,說了一堆廢話。
我是做PCB設計的,深有同感。PCB設計不是簡單意義上的電器上的連接,要懂電路知識,制作工藝和設計上的美觀,她確實是一門藝術,如果要節約成本,老板一定要看重這項工作。
一個非常完善的原理圖,由于布線的不合理,都不是好產品。布線不合理的確會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等。后果真的難以想象。
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