Jebakan Desain PCB Paling Umum yang Harus Dihindari Insinyur
Kesalahan teknik tidak pernah dapat dihindari. Jangan bodoh untuk percaya bahwa kesalahan tersebut menunjukkan tingkat rendah atau kurangnya keunggulan dalam kemampuan desain PCB. Namun, sebagian besar kesalahan yang cenderung dilakukan insinyur berasal dari pertimbangan berlebihan mereka dalam hal efisiensi sistem, integritas sinyal, konsumsi energi rendah, dan penghematan biaya. Dengan kata lain, kesalahan tersebut timbul dari "kebaikan". Oleh karena itu, kesadaran tentang "kebaikan" dan hindir kesalahan tersebut tepat waktu sangat bermanfaat untuk pelaksanaan lancar proyek Anda.
Efisiensi Sistem
Kesalahan 1: Penggantian CPU secara sembarangan
Beberapa insinyur mengamati bahwa CPU dengan frekuensi dasar 100M memiliki kapasitas pemrosesan hanya 70% dan mereka ingin menggantinya dengan 200M. Faktanya, kapasitas pemrosesan sistem melibatkan berbagai macam elemen dan di bidang komunikasi, kesulitan selalu terjadi pada memori, yang berarti meskipun kecepatan CPU tinggi, masih sama sia-sianya dengan kunjungan eksternal dengan kecepatan rendah.
Kesalahan 2: Cache yang lebih besar menghasilkan kecepatan sistem yang lebih tinggi.
Peningkatan cache tidak tentu menghasilkan performa sistem yang tinggi dan kadang-kadang pemadaman cache menghasilkan kecepatan sistem yang lebih tinggi dari pada menerapkannya karena data yang dipindahkan ke cache harus mendapatkan banyak aplikasi kecuali efisiensi sistem akan meningkat. Oleh karena itu, umumnya hanya cache perintah yang dibuka sementara data cache hanya terbatas pada ruang penyimpanan parsial meskipun dibuka.
Kesalahan 3: Percaya bahwa gangguan lebih cepat dari pada kueri.
Gangguan memiliki kecepatan instan yang kuat tetapi tidak tentu cepat. Jika terlalu banyak misi gangguan, sistem akan segera hancur akibat ketidakteraturan misi gangguan. Jika ada banyak tugas yang sering terjadi, banyak upaya CPU akan dihabiskan pada biaya gangguan sehingga efisiensi sistem akan sangat lambat. Jika kueri diterapkan sebagai gantinya, efisiensi sistem akan meningkat secara besar. Namun, terkadang, kueri gagal memenuhi persyaratan instan, jadi metode terbaik adalah menerapkan kueri dalam proses gangguan.
Kesalahan 4: Urutan waktu pada antarmuka memori tidak perlu dimodifikasi.
Nilai default pada antarmuka memori semuanya ditentukan oleh parameter paling konservatif dan dalam aplikasi praktis, harus dimodifikasi secara wajar sesuai dengan frekuensi operasi bus dan periode tunggu. Kadang-kadang, penurunan frekuensi dapat meningkatkan efisiensi.
Kesalahan 5: Semakin banyak CPU akan membantu meningkatkan kapasitas pemrosesan.
Sering dikatakan bahwa dua kepala lebih baik dari satu. Untuk CPU, ini biasanya tidak benar. Jumlah CPU tidak dapat ditentukan hingga pemahaman penuh tentang sistem terjadi karena koordinasi antara CPU mungkin membiayai banyak.
Integritas Sinyal
Kesalahan 1: Terlalu percaya pada data simulasi.
Simulasi tidak pernah sama dengan objek nyata dan perbedaan dapat terjadi antara produk yang sama bahkan dalam batch yang sama. Selain itu, simulasi gagal mempertimbangkan semua kemungkinan, terutama crosstalk. Oleh karena itu, hasil simulasi hanya dapat dianggap sebagai referensi.
Kesalahan 2: Tepi sinyal digital harus semakin curam mungkin.
Semakin curam tepinya, semakin luas rentang spektrumnya dan semakin banyak energi pada bagian frekuensi tinggi. Sementara itu, semakin banyak radiasi yang dihasilkan sinyal frekuensi tinggi dan mereka akan dengan mudah mengganggu sinyal lain dengan kualitas transmisi yang buruk pada kabel. Oleh karena itu, chip kecepatan rendah harus diterapkan sebanyak mungkin.
Kesalahan 3: Kapasitor decoupling harus sebanyak mungkin.
Secara umum, semakin banyak kapasitor decoupling, semakin stabil daya akan menjadi. Namun, terlalu banyak kapasitor juga akan menyebabkan beberapa kerugian seperti pemborosan biaya, routing yang sulit, dan arus impuls daya yang terlalu besar. Kunci desain kapasitansi decoupling terletak pada pemilihan dan penempatan yang benar.
Konsumsi Energi
Kesalahan 1: Mengabaikan masalah konsumsi energi dalam kasus pasokan 220V
Tujuan desain konsumsi energi rendah tidak hanya terletak pada hemat daya, tetapi juga pada penurunan biaya modul daya dan sistem pendingin. Tentu saja tidak cukup untuk mempertimbangkan pasokan saat menangani masalah konsumsi energi karena konsumsi energi sebagian besar ditentukan oleh jumlah arus dan suhu komponen.
Kesalahan 2: Semua sinyal bus harus ditarik oleh resistor.
Kadang-kadang, sinyal perlu ditarik oleh resistor tetapi tidak semua. Arus yang dikonsumsi saat murni ditarik ke atas atau ke bawah hanyalah beberapa mikroampere sementara arus yang dikonsumsi untuk ditarik ke atas atau ke bawah pada sinyal yang dijalankan mencapai tingkat miliamper. Jika semua sinyal ditarik oleh resistor, lebih banyak energi harus dikonsumsi pada resistor.
Kesalahan 3: Meninggalkan antarmuka I/O yang tidak digunakan tidak digunakan
Antarmuka I/O yang tidak digunakan pada CPU dan FPGA mungkin akan menjadi sinyal input dengan osilasi berulang saat mereka mengalami gangguan kecil dari lingkungan eksternal. Selain itu, konsumsi energi komponen MOS pada dasarnya bergantung pada jumlah kali pembalikan gerbang logika. Oleh karena itu, solusi terbaik untuknya adalah mengatur antarmuka tersebut sebagai output yang tidak boleh dihubungkan dengan sinyal dengan driver.
Kesalahan 4: Tanpa mempertimbangkan konsumsi energi chip kecil
Sulit untuk menentukan konsumsi energi chip yang relatif sederhana dalam sistem karena konsumsi energi umumnya ditentukan oleh arus pada pin. Misalnya, konsumsi daya ABT16244 kurang dari 1mA tanpa beban. Namun, setiap pinnya mampu menggerakkan beban sebesar 60mA, yang berarti konsumsi energi maksimum dengan beban penuh dapat mencapai 960mA. Terjadi perbedaan besar dalam konsumsi energi.
Kesalahan 5: Overshoot dapat dihilangkan melalui pencocokan yang baik.
Overshoot ada pada hampir semua sinyal kecuali beberapa sinyal khusus seperti 100BASE-T atau CML. Pencocokan tidak diperlukan asalkan tidak terlalu besar. Persyaratan yang sangat tinggi ditimbulkan oleh pencocokan. Misalnya, impedansi output TTL kurang dari 50Ω, beberapa bahkan 20Ω dan jika pencocokan sebesar itu diterapkannya, arus akan menjadi sangat besar sehingga konsumsi energi gagal diterima. Selain itu, amplitudo sinyal akan sangat kecil sehingga tidak dapat digunakan lagi. BTW, impedansi output tidak sama saat sinyal biasa mengeluarkan level tinggi dan rendah dan pencocokan sempurna tidak pernah dapat diperoleh juga. Oleh karena itu, pencocokan antara sinyal seperti TTL, LVDS dan 422 dapat diterima untuk overshoot, yang merupakan solusi terbaik.
Kesalahan 6: Masalah konsumsi energi hanya disebabkan oleh perangkat keras.
Dalam sistem, perangkat keras bertanggung jawab untuk menetapkan panggung sementara perangkat lunak memainkan peran signifikan dalam pertunjukan. Setiap kunjungan chip dan pembalikan setiap sinyal hampir dikontrol oleh perangkat lunak. Penerapan langkah yang tepat akan sangat berkontribusi pada penurunan konsumsi energi.
Penghematan Biaya
Kesalahan 1: Mengabaikan akurasi resistansi resistor pull-up/pull-down
Beberapa insinyur tidak berpikir bahwa akurasi resistansi resistor pull-up/pull-down penting. Misalnya, mereka cenderung memilih secara sembarangan, 5K, karena mudah untuk dihitung. Sebagaimana kenyataannya, namun, resistansi 5K tidak ada di pasar komponen dan yang terdekat adalah 4.99K (akurasi 1%) dan 5.1K (akurasi 5%) yang biayanya masing-masing empat kali dan dua kali lebih besar dari pada 4.7K (akurasi 20%). Namun, resistor dengan resistansi yang akurasinya 20% hanya tersedia dalam tipe 1K, 1.5K, 2.2K, 3.3K, 4.7K dan 6.8K. Dengan membandingkan 4.99K atau 5.1K dengan akurasi 1% dengan 4.7K dengan akurasi 20%, yang pertama tentu lebih hemat biaya.
Kesalahan 2: Pemilihan warna lampu indikator secara sembarangan
Beberapa insinyur memilih warna lampu indikator berdasarkan kesukaan mereka. Namun, teknologi pada lampu indikator yang warnanya merah, hijau, kuning atau orangered telah dikembangkan selama beberapa tahun. Selain itu, harganya sangat rendah. Sebaliknya, lampu indikator biru menerima kematangan teknologi yang relatif buruk dan keandalan pasokan rendah dengan harga empat hingga lima kali lebih tinggi. Sampai saat ini, lampu indikator biru hanya diterapkan dalam situasi di mana warna lain tidak dapat digantikan seperti indikasi sinyal video.
Kesalahan 3: Penerapan CPLD hanya untuk kelas atas
Beberapa insinyur menerapkan CPLD alih-alih gerbang logika 74** untuk kelas atas. Namun, ini akan menghasilkan biaya yang lebih tinggi dan banyak pekerjaan untuk produksi dan berkas.
Kesalahan 4: Berusaha mendapatkan MEM, CPU dan FPGA tercepat
Di hadapkan pada persyaratan sistem yang tinggi, insinyur berpikir semua chip harus tercepat seperti MEM, CPU dan FPGA. Sebagaimana kenyataannya, dalam sistem kecepatan tinggi, tidak semua bagian beroperasi pada kecepatan tinggi. Selain itu, peningkatan kecepatan kerja komponen mengakibatkan peningkatan biaya dan gangguan besar terhadap integritas sinyal.
Kesalahan 5: Hanya bergantung pada routing otomatis
Untuk desain PCB dengan persyaratan desain rendah, beberapa insinyur hanya bergantung pada routing otomatis. Routing otomatis cenderung menyebabkan area PCB yang lebih besar dan via lubang yang beberapa kali lebih banyak dari pada penerapan routing manual. Karena lebar garis dan jumlah via lubang secara langsung mempengaruhi hasil produksi PCB dan konsumsi bor, biaya kemudian sangat dipengaruhi. Untuk mendapatkan biaya di bawah kendali, lebih baik memanfaatkan routing manual sebaik mungkin.
Kirim Berkas Desain PCB Anda dan Dapatkan Papan Sirkuit Berkualitas Tinggi dengan Cepat dan Hemat Biaya!
Sebagai salah satu produsen PCB terkemuka di China dengan lebih dari satu dekade pengalaman melayani industri elektronik, PCBCart sepenuhnya mampu membawa setiap sirkuit khusus yang dirancang ke dalam papan sirkuit cetak dengan cepat dengan semua fungsi dan performa yang diharapkan. Kami juga sangat mahir dalam memenuhi persyaratan khusus pelanggan, terutama ketika berkaitan dengan waktu produksi, kontrol anggaran dan uji coba khusus. Jangan ragu untuk klik tombol di bawah untuk mendapatkan biaya PCB Anda, atau Anda dapat langsung menghubungi kami di sini untuk informasi lebih lanjut dan penawaran secara manual.
Sumber Manfaat
• Aturan Desain PCB Kunci yang Harus Anda Ketahui
• Masalah Desain PCB yang Umum Terjadi
• Masalah dan Solusi yang Mungkin dalam Proses Desain PCB
• Cara Merancang PCB Berkualitas Tinggi
• Layanan Manufaktur PCB Fitur Penuh dari PCBCart - Pilihan Tambahan Nilai Banyak
• Layanan Assembly PCB Lanjutan dari PCBCart - Mulai dari 1 potong
