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    [技术文章] 完成一个电路设计项目的流程简述,以“电阻、电容、二极

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    发表于 2024-1-12 14:28:31 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    产品需求、评估



    准备工作



    原理分析



    电路元器件选型



    电路图绘制



    打板焊接测试



    老化、整机测试、评估



    技术转生产


    产品需求、评估
    [blockquote]领导:我需要在XX产品上再加上两个闪烁灯。(1)
    菜鸡我:没问题,那我用一个xx单片机开发(心里已经想好了代码:LED0 = 0; delay(1000);...)。(2)
    领导眉头一皱:开发时间要短,成本要控制在3块钱以内。(3)
    菜鸡我:那我用555定时器制作一个定时电路?(4)
    领导:最近芯片难求,方案要稳定,不能经常换芯片。(5)
    菜鸡我:我回去想想。(6)
    然后回去打开浏览器、逛逛论坛、看看知乎、刷刷新闻,摸鱼的一天又过去了......(7)
    菜鸡我:老大,新的方案出来了,只需要四个电阻、两个电容、两个三极管和两个LED就可以了,这是我用面包板搭的电路,老大你看一下是否可行。(8)
    领导满意地点了点头:小昊这次做得不错,再接再厉,相信...(接下来的话是画大饼)(9)
    试样、老化测试、技术转生产。(10)[/blockquote]上面的场景可能出现在实际的项目开发中,当然这里只是我自己主观上的臆想,真实的情况不一定是这样。那么用项目开发的流程来翻译一下上面的场景:
    [blockquote](1):出现产品的功能需求。
    (2):提出方案。
    (3):结合实际情况评估方案,得出结论:开发时间长,成本过高,否决。
    (4):修改方案。
    (5):结合实际情况评估方案,得出结论:目前芯片缺货可能性高,有频繁修改电路的可能,否决。
    (6)、(7)、(8):修改方案。
    (9):结合实际情况评估方案,可行,同意。
    (10):试样、测试、生产。[/blockquote]在本项目中(菜鸟竟是我自己...),我们需要做的就是设计出能够满足领导要求的产品,即在尽量短的时间内要做出一个成本低、稳定性好、且生存能力强(不会受到缺芯等影响)的LED闪烁电路。
    相信很多刚接触电子行业的人都会有这个疑惑:怎么进行电路设计?也曾收到过一些朋友的这个问题的私信咨询,这里提出我自己的看法:根据需求/功能来设计电路;弄清楚了要什么,接下来就是实现了。例如上面场景的需求就是完成一个带有几个外部限制条件的LED闪烁电路,我们根据产品要实现的功能去进行电路设计就可以了。
    接下来就从提出的方案出发,进行一次电路设计,完成领导布置的任务。

    准备工作
    拿到产品需求后,我们就可以开始准备设计方案了。
    因为我们大学多多少少玩过些单片机,首先想到的方案自然就是利用单片机控制IO口电平的高低配合延时函数来实现LED闪烁功能,但是由于芯片成本高、开发周期相对长(要进行软件编写测试、成品需要烧录程序),并不满足产品的限制条件,因此该方案被否了。
    仔细想想,数电书本上有介绍过555定时器可以实现定时功能,因此把方案修改为使用555定时器实现LED闪烁功能,但由于目前芯片缺货可能性高,有频繁修改电路的可能,该方案也被否了。
    翻翻论坛,找找资料,发现有一种方案只需要四个电阻、两个电容、两个三极管和两个LED组成电路就能够实现要求,简单了解一下原理后,用洞洞板/面包板简单搭了个电路向领导展示,方案总算通过了,还意外地收获了大饼......这个电路即无稳态多谐震荡电路。

    原理分析
    [blockquote]无稳态震荡电路亦称自激多谐振荡器。其产生的脉冲具有高、低两种状态并交替转换,即只有两个暂态。
    在电路中,施加电源VCC后,晶体管T1和T2在电容的作用下,反复导通、截止,产生持续振荡。导通或截止的状态决定与电流的平衡。其产生的脉冲具有高、低两种状态并交替转换,即只有两个暂态所以称为无稳态电路。由于其产生的矩形脉冲是由基波和许多高次谐波组成,因此又称为多谐振荡器。
    两个放大电路通过C1、C2和电阻RB1、RB2实现交流耦合,电路无稳态,两个暂稳态。按照电路时间常数所确定的周期,交互变化产生持续振荡。振荡周期T为:T=0.69(Rb1C1+Rb2C2) --《百度百科》
    电路图如下:[/blockquote]
    无稳态震荡电路有关该电路更详细的原理分析,可参考以下文章:
    无稳态多谐振荡器原理图分析_电路图_电工之家

    电路元器件选型
    了解无稳态多谐震荡电路的原理后,我们可以开始选型了。上图需要6种规格的元器件(不考虑保护电路、ESD等),默认供电电压5V,设定震荡周期0.3s,选型举例如下(碍于篇幅,元器件只列举部分参数,因为是先做好了电路才写的文章,因此选型上不是很合理):
    元器件标号规格型号厂家价格(最小量)
    RC1、RC22K ±5% 1/10W - 0603松下50+:¥0.04767 / 个
    RB1、RB222K ±5% 1/10W - 0603松下20+:¥0.130186 / 个
    C1、C2(电解电容)25V 10uF 20%-5x11mm承兴50+:¥0.075675 / 只
    T1、T2S8050 SOT23-3PUOLOP(迪浦)50+:¥0.064807 / 个
    D1、D2发光二极管 红色 - 0603国星光电50+:¥0.061201 / 个
    供电接口Type-C 母座 卧贴 6PXUNPU(讯普)5+:¥0.750663 / 个
    可以大概算一下元器件所需的的成本约为1.13元,电路所需的元器件是按照最少起购量给出的,转生产后大批量购买还能便宜不少,再算上做板子的费用之类的,三块钱成本的限制条件应该满足了。

    电路图绘制
    选型完成后,直接在EDA软件上把电路图画出来:
    因为这个闪烁电路是加在xx产品上的,因此在画PCB之前,我们需要和结构工程师配合,确认该电路板的尺寸、安装位置、安装方式(电路板的固定方式)等。
    确定好这些以后,我们完成PCB布局布线即可:

    打板焊接测试
    pcb画完并检查无误后,就可以发出去给PCB加工厂打样了,同时我们要整理输出BOM表、焊接位号图等文件,以待焊接。如果公司的仓库有所需要的电子元器件,则写物料申请表向仓管申请领取所需的电子元器件;若电子元器件需要购买,则要写采购表给采购人员购买。
    板子回来后,检查一下电路板,如果自己不忙,尽量亲自焊接首板,能省很多事;如果自己比较忙,那么就请焊接人员帮忙焊接,提供上面所说的焊接位号图和BOM表,交代好要注意的地方。
    板子焊接好以后,检查是否有虚焊、漏焊、错焊的情况,然后用万用表短路档测试是否存在短路的问题。完成上述步骤后,给电路板通电,查看现象,测试电压,是否达到预期。



    00:05





    老化、整机测试、评估
    接下来测试电路板长期工作的性能,即进行老化,让它长时间工作。因为这是xx产品上的附加电路,也需要把它集成安装在产品上进行整机测试,记录测试信息。可以请公司的测试工程师帮忙完成上述测试工作,我们提供相关信息即可。

    技术转生产
    测试完成后,可以进行批量生产。我们需要把项目中的文件如BOM表、焊接位号图等提供给生产部门,进行技术转接。
    至此,一个项目基本就完成了。

    因为自己在小公司混,接触到的电路设计项目的开发流程大概就是这个样子,如果哪些地方有纰漏,垦请大佬指出来,让我学习并修正...
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    牛逼,这种就很适合新手看,但是俺还是没看到为啥要这样设计?另外制作这个PC板多钱一块啊
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