Công nghệ PCB - Thiết kế PCB nguồn mở

Một xu hướng lớn trong thiết kế điện tử là sử dụng phần cứng nguồn mở và sơ đồ nguồn mở và bố cục PCB mà nó hỗ trợ. Sử dụng phần cứng nguồn mở và các tài nguyên hỗ trợ của nó có nghĩa là các kỹ sư có thể dễ dàng sử dụng các giải pháp thiết kế hiện có, giúp tăng hiệu quả và giảm thời gian tiếp thị. Xu hướng này có thể sẽ phát triển hơn nữa khi các kỹ sư hiểu rõ hơn về sự khác biệt giữa thiết kế PCB truyền thống và nguồn mở.

Thiết kế PCB nguồn mở có một số lợi thế chính so với thiết kế PCB truyền thống, bao gồm sự sẵn có lặp đi lặp lại của các bộ phận nguồn và kỹ thuật số cũng như các bộ phận dữ liệu tốc độ cao, khiến các kỹ sư nghiêng nhiều hơn về thiết kế PCB nguồn mở. Trong quá trình thiết kế trước đây, các kỹ sư đã phải đối mặt với các vấn đề về cách bố trí nguồn điện. Trong thiết kế nguồn mở, bảng trở nên nhanh hơn và được trang bị kiến trúc RF, làm cho việc bố trí nguồn điện phức tạp hơn và các kỹ sư phải chú ý nhiều hơn. Chiều rộng đường, khoảng cách đường và thông qua lỗ của bảng. Trong môi trường thiết kế PCB nguồn mở, nó có thể được sao chép và sử dụng mà không cần phải thiết kế lại từ đầu miễn là bố cục được chứng minh là hoạt động.

Xu hướng tăng trưởng

Khi thiết kế bố cục bảng mạch tốc độ cao hơn (hoặc bố cục có hiệu suất tương tự), nhiều kỹ sư thường được sử dụng để tham khảo hướng dẫn ứng dụng hoặc yêu cầu nhà sản xuất giúp đỡ, hoặc thậm chí sử dụng phiên bản PDF của bảng mạch để đo dây theo tỷ lệ trên giấy. Do đó, khi phải đối mặt với thiết kế ứng dụng liên quan đến bố cục đa dạng và phức tạp, các kỹ sư thích PCB nguồn mở. Thiết kế nguồn mở rất dễ sử dụng. Các kỹ sư có thể hoàn thành tất cả các thiết kế mô-đun trong quá trình thiết kế PCB mà không cần phải là một "chuyên gia bố trí". Đặc biệt là khi gặp phải vấn đề đặc biệt, kỹ sư rõ ràng không cảm thấy áp lực bố cục. Ví dụ: đối với các mô-đun nguồn khó khăn hơn trong thiết kế PCB truyền thống, bố cục của chúng sẽ trở nên đơn giản hơn nếu các sơ đồ thiết kế nguồn mở hiện có được áp dụng. Bố cục thiết kế PCB phức tạp, chẳng hạn như nguồn điện, giao diện tốc độ cao và mạch, và thậm chí cả bố cục mạch trở kháng phù hợp, có thể được tái sử dụng hoặc sao chép một cách nhanh chóng và đơn giản thông qua nguồn mở.

Thách thức và lợi thế

Việc tích hợp các thiết kế nguồn mở phải đối mặt với một số thách thức, chẳng hạn như vấn đề tiếng ồn nhiều hơn. Khi bảng sử dụng công tắc dòng điện cao, tiếng ồn được phân tán sang các mạch khác. Nhưng có lẽ thách thức lớn nhất và quan trọng nhất đối với thiết kế nguồn mở là sự thay đổi trong đường cong học tập. Ví dụ đơn giản, mặc dù các kỹ sư có thể dễ dàng sao chép và dán bố cục nguồn mở, họ cũng có thể mất cơ hội học những điều cơ bản về thiết kế hoàn chỉnh, bao gồm thiết lập khoảng cách, chiều rộng đường cần thiết và khớp trở kháng.

Điều này chắc chắn khiến các kỹ sư gặp khó khăn: nếu bạn không sử dụng thiết kế nguồn mở, bạn sẽ gặp phải một số vấn đề thiết kế thành phần nhất định trong quá trình thiết kế và sử dụng thiết kế nguồn mở có thể không học được kiến thức thiết kế chuyên sâu. Nếu các kỹ sư không hiểu các nguyên tắc cơ bản của thiết kế, họ sẽ gặp khó khăn trong việc giải quyết các thách thức thiết kế độc đáo trong tương lai.

Mặt khác, việc sử dụng thiết kế nguồn mở có thể cung cấp cho các kỹ sư một cái nhìn mới về quá trình thiết kế PCB. Nói cách khác, nếu được tiếp cận đúng cách, thì rào cản học tập gây ra bởi việc sử dụng thiết kế nguồn mở có thể chuyển thành cơ hội học tập thực sự.

Sử dụng thiết kế nguồn mở có thể cung cấp một điểm khởi đầu cho các kỹ sư học thiết kế. Nếu các kỹ sư sử dụng bố cục nguồn mở như một điểm tham chiếu, thì họ có thể đi sâu vào kiến thức về thiết kế PCB. Từ điểm tham chiếu này, các kỹ sư có thể suy nghĩ ngược lại để hiểu rõ hơn lý do tại sao một số bố cục sử dụng một cách tiếp cận bố trí nhất định, tạo ra một cách tiếp cận mới cho các kỹ sư học hỏi từ các thiết kế hiện có mà các mô hình thiết kế PCB truyền thống không thể cung cấp.

Quay trở lại với thiết kế nguồn đã đề cập trước đó, nếu các kỹ sư sử dụng bố cục nguồn mở trong quá trình thiết kế, thì quá trình thiết kế có thể được đảo ngược từ kết quả dựa trên các thành phần cụ thể, khoảng cách dây và số lượng dây đồng được sử dụng trong thiết kế nguồn. Điều này cung cấp cho các kỹ sư một cơ hội tuyệt vời để tìm hiểu những điều cơ bản về thiết kế từ thực tế, bao gồm quản lý nhiệt, kết hợp trở kháng, bố trí nguồn điện và hơn thế nữa.

Một số mẹo

Các kỹ sư phải quyết định cẩn thận xem có nên sử dụng thiết kế nguồn mở hay không, vì không phải tất cả các thiết kế nguồn mở đều được "xác minh". Ví dụ, một số kỹ sư có thể không xem xét đầy đủ liệu nó có phù hợp với bố cục thiết kế của các kỹ sư khác khi tạo bố cục nguồn mở hay không. Lấy ví dụ về quản lý nhiệt của thiết kế nguồn mở. Thiết kế có thể thất bại nếu các kỹ sư không hiểu đầy đủ sự khác biệt giữa các giải pháp thiết kế. Nói một cách đơn giản, đôi khi chúng ta không biết nguồn gốc của bố cục nguồn mở được sử dụng, vì vậy rất khó để dự đoán độ tin cậy của nó.

Một lần nữa, hãy lấy ví dụ về thiết kế mô-đun nguồn dựa trên bố cục nguồn mở. Lúc đầu, các kỹ sư có thể nghĩ rằng bảng hoạt động tốt và kết hợp nó vào thiết kế. Nhưng khi bước vào giai đoạn thử nghiệm, có thể thấy rằng thiết kế ban đầu không được kiểm tra đầy đủ để đáp ứng các thông số kỹ thuật hoặc yêu cầu cụ thể, chẳng hạn như nhiễu điện từ (EMI) do bức xạ hoặc dẫn điện.

May mắn thay, các kỹ sư sử dụng bố cục nguồn mở lần đầu tiên có thể tham khảo các cân nhắc sau đây. Bố cục PCB của nhà cung cấp chất bán dẫn có thể mạnh mẽ và đáng tin cậy hơn bố cục của thông báo trực tuyến, trang web hoặc diễn đàn. Cũng giống như các kỹ sư của nhóm thảo luận nguồn mở e-column thích tụ tập trên nền tảng e-column để thảo luận, các kỹ sư thiết kế PCB khác trong cùng ngành coi diễn đàn là một trong những kênh để thảo luận về sự thành công hay thất bại của một bố cục nguồn mở cụ thể. Khi phương pháp thiết kế PCB dần chuyển sang mô hình nguồn mở, điều quan trọng là chúng ta phải nhận thức rõ ràng về những thách thức, lợi thế và cơ hội học tập độc đáo mà thiết kế PCB nguồn mở mang lại. Điều này không chỉ có lợi cho các kỹ sư và nhà sản xuất, mà còn thúc đẩy mạnh mẽ sự phát triển của toàn bộ ngành công nghiệp PCB.