电路设计的充分性和必要性

 

　　电路设计包括原理图和线路板图两个具体工作范畴，这2个范畴具有高度统一性也有明显区别。可由一个专业工程师去做，也可以分成2个专业工程师。原理图解决的问题是把握需求分析，验证设计方案，其输入是任务书(或派生的硬件设计需求)和硬件设计方案。其输出是能指导线路板工作的原理图。这个工作顾名思义重视的是原理性的内容。线路板工程师解决的问题更靠近实际，看得见模得着那种。与器件特性、布局、电路板制作规范等密切相关。

　　做结构设计，有绝大多数结构与内置的线路板密切关联，例如：外形尺寸、安装固定、对外接口、器件摆放、电路布局、对外辐射、抗外部辐射等。而其中的许多因素并不是结构设计专业所能了解的，最主要的是很多情况下，用户并不专业，因此我公司被迫具备了一定的硬件研发能力。视用户的需求来制定在硬件研发上帮用户做到何种程度。

　　在这种工程实际的产品设计过程中，笔者就个人的一些经验，归纳成充分性和必要性两个方面。这2个方面都与工程实际密切相关，其主要目的是首先保证设计符合需求，其次保证方案最优。

　　充分性的主要含义就是要充分保证设计需求，满足各种指标和性能要求。必要性则考虑的是方案是否最优，涉及成本、工艺性、维修等方面内容。二者有机结合，设计出来的产品才算合格。

　　充分性除了能满足客户需求之外，还要满足一些潜在的需求。具体说就是合理的裕度，将来升级的可能性考虑。这也很重要，千万避免将来为了增加一个io口导致重新设计的情况。而合理的裕度比较难以评估，例如输入带宽要求5M，设计成8M算合理呢还是10M算合理呢，这个由主任考虑，一般都写在方案里了。如果某个芯片，8M和20M基本一个价，那当然用20M的了，裕度大嘛。

　　必要性就是反过来考察设计方案了，是否有必要这么设计，是否出现为了某个需求付出不合比例的成本等，也直接考察整体的硬件方案是否比较优化，有没有更好的方案等。如果某个芯片面临停产，则设计中有必要更换另一个远景较好的芯片，总之，考虑要周全，目标要放远。

　　再来说说成本的问题，说重一些，成本也是核心内容。越是批量大的产品，越要考虑成本。笔者在04年左右接过一个工作，当时给了我2万，我高兴得不得了，活是把一个pic的程序优化，从4.3K优化到小于4K，没有源程序，只有烧写代码。我当时不懂为什么这么做，用了一个星期时间，一段一段优化，最后优化到3.7K了，功能完全保持，懂汇编的都会做。纯语句优化就可以。

　　后来才知道，人家是一个OEM集成商，完全不懂技术。他们买的技术，用的pic是8K容量的，换4K容量的PIC，一年能省30多万，我当时彻底晕了。

　　光说虚的会瞌睡的，下面来点稍微给力的：

　　1：电阻

　　注意功率富裕度要在1倍以上，不要算出来1/8W就用0805，至少要用1206的。否则板子那个地方就可能比较热。1%和5%的在批量买时价格有小差别，10盘的时候能差几十块，但是基本可以忽略不计。如果板子没有别的表贴件就不要选表贴电阻，会带来额外焊接成本。如果有表贴件，则尽量用表贴电阻，省成本，省焊接费，省空间，电气特性好。

　　2：电容

　　成本差别很大，与电容材料和封装的关系十分密切，首先明确需求，以便确定材料，再选择合适的封装。注意，能充分满足要求即可，因为价格差别很大。电解电容的电压裕度要一倍以上，比如5V电路至少要用9V电容，因为电解电容热稳定性较差，温度稍微高点，耐压急剧下降。耐压也不要过大，5V电路选个35V电容，体积会大很多，价格也差不少。

　　3：外围芯片

　　一定要考察好将来是否停产，要多听听代理商或技术支持的意见和推荐，他们熟悉产品系列，但要分辨他们可能为了主推某芯片而有所偏向。有时用成熟芯片不一定价格好，比如经典的6264，市场价现在都在数十元以上，还经常买不到，而目前常用的62256才4元钱。

　　做电路设计要不厌其烦，一个元件一个元件仔细抠。说某人不是“吓”大的，可以。但绝不能说硬件工程师不是出错“出”大的。