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PCB设计的一次惨痛教训--值得工程师借鉴
PCB即印刷电路板,是电子电路的承载体。在现代电子产品中,几乎都要使用PCB. PCB设计是电路设计的最后一个环节,也是对原理电路的再设计。一些新的工程师往往低估PCB设计的重要性,将这一即烦琐又费事的工作完全交由技术员去完成。在这里我先讲一个关于PCB设计的故事,由于涉及企业的隐私,故此隐去了真实的地点和企业名称。
故事所涉及的企业是生产电话机的一家公司。普通按键式电话机,其实并不是什么高科技的产品,与早期的拨盘式电子电话机相比,它在电路中增加了一块双音频/脉冲拨号控制集成电路,一些产品还增加了免提通话功能,用户使用话机时,如果按下免提按键,无须摘机,就可以接听或者唿出。熟悉话机电路原理的人都知道,免提电路是由“自动收/发控制电路”和“音频功率放大电路”组成,这些电路都有现成的专用IC来实现,原理上没有需要创新设计的地方。
在改革开放初期,一些捷足先登的企业,靠生产电话机发了大财。我所要说的这家企业通过关系将公司的最新产品送到了北京的某某首长家里试用。这种具有免提功能的按键式话机,确实要比当时使用的拨盘话机好用的多。经过一段时间试用,首长非常满意,答应向有关部门推荐该产品。
可是就在这关键的时刻,一天深夜,这台话机突然鸣叫起来!
没有特别的大事,不会有人胆敢深夜拨打首长家里的电话。更奇怪的是,摘机接听没人应答,挂机后不一会,话机又继续鸣叫,连续不断。首长紧急叫来警卫人员,警卫人员又连夜叫来电信人员,最后才弄明白,原来是话机免提功能自行误触发,导致虚惊一场。
首长大怒!
话机的推销计划,因此意外事件被延误了好多年时间。事后查明,引起免提误触发的原因是电路的PCB设计不良,后来该企业的话机产品,免提按键都被要求改为机械式按键,这样才获得了电信的入网许可。这次事件对企业造成的直接经济损失高达几千万元以上。
一些设计人员认为PCB设计是简单的劳动,使用PROTEL或者其他的软件工具,通过自动布局、自动布线,就可以完成。单面板无法布通,就用双面板,再不行就用多层板,或者设置跳线,短跳线不行就长跳线,再不行就用跨接线,最后总可以布通。
而我认识一位老工程师,他们早年设计PCB的时候还没有用上电脑,却照样能完成包含几百上千个元器件的电路PCB设计。而且他们设计的PCB,布局和布线都相当工整,跳线、跨线极少,原器件排列整齐合理,并且符合工艺规范要求。我们看到的早期的国产黑白电视机PCB,就属于他们那个年代的工程师的杰作。
尽管后来我设计PCB的时候,早就用上了电脑。但我仍然觉得,这些老工程师们在PCB设计上,一定有一些绝招可以借鉴,我们现在的年轻工程师们,是很难想象他们当年是如何借助铅笔和方格纸完成复杂的PCB设计。确实我也从他那里也获得了很多的经验,比如:如何排列元器件可以容易走线,如何最有效地利用双列直插IC下面的板面空间,如何在布线之前就尽可能地规划好布局等等。
我自己的体会是:PCB设计,不仅仅是技术,还是艺术,是艺术就涉及很多的主观因素,所以工程师也要注意提高自己的修养。
工具帮助我们完成了很多繁复的工作,但它所自动完成的并非可以最佳的应用于每一个产品。因为它所帮助我们完成的是产品设计中普遍且通用的一面,并非自动完成产品的最佳优化面设计,例如:使用PROTEL或者其他的软件工具,通过自动布局、自动布线,就可以完成的只是通常的连接方式,从某方面讲也只是把所要连接的器件连在一起了而已。所以要真正设计一个产品的pcb,更多的是设计者针对这一产品的具体情况的了解分析,从而完成独一无二的设计。
本人为系统的学习过pcb设计,但由于要设计的原因,使用了PROTEL来进行了一个PCI板卡的设计(PROTEL现学的),深感pcb设计的复杂性(使用的芯片最多160引角双面板佈线,未使用网络自动佈线,结果是:能把他们连接在一起,并尽量减少高频干扰并遵照芯片的走线长度要求设计就已经大伤脑筋了),因为对无线电的爱好,所以对原先的黑白电视机也有过一定的了解。所以对老一辈的pcb设计者的辛勤工作,和智慧的结晶更是深感敬意。希望有机会可以真正的学到pcb设计的精髓。 呵呵,说了一堆废话。
我是做PCB设计的,深有同感。PCB设计不是简单意义上的电器上的连接,要懂电路知识,制作工艺和设计上的美观,她确实是一门艺术,如果要节约成本,老板一定要看重这项工作。
一个非常完善的原理图,由于布线的不合理,都不是好产品。布线不合理的确会引起很多想不到的问题:比如电路自激,信噪比差,分离度差,大功率的放大电路容易烧机等。后果真的难以想象。
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