打破设计规则并摆脱它

这就是 BeagleBone Black 的设计师所做的。他们必须将成本保持在极低的水平，而仿真揭示了他们在生产功能板的同时切入的角落。

每个工程师都必须设计满足预算限制和质量要求的电路和系统。对于消费者和制造商/爱好者的产品设计，每一分钱都很重要。当一块电路板将由数百万生产时，一个额外的部件——甚至是一个电阻器——可以产生影响。如果你的产品不能满足市场承受的售价，游戏就结束了。

这就是 BeagleBone、Adruino、Raspberry Pi 和其他面向业余爱好者和创客市场的微控制器板等低成本产品的设计者所面临的困境。即使没有高端仿真工具，设计人员是如何降低成本并让电路板工作的？为了找出答案，Mentor Graphics 的 Todd Westerhoff 使用他公司的信号完整性软件来分析 BeagleBone Black 板的设计。

BeagleBone Black 的设计师违反了典型的设计规则，但它的效果很好，价格也很低。（图片：导师图形）

BeagleBone Black 于 2012 年设计，当时还没有这样的高端分析工具，BeagleBone Black 的设计师不得不依靠他们的工程技能来设计一些巧妙的技巧。Westerhoff 的分析表明，为了满足比赛成本限制，Black 的设计师打破了许多常见的设计规则。例如，他们没有在 DDR3 内存的传输线上使用终端电阻。分析还显示了 Black 的设计人员如何找到合适的驱动电流 (7 mA) 以用最少的电流获得最大的眼图张开。

这两种颜色显示了不同数量的驱动电流（7 mA 和 8 mA），但眼图张开几乎相同，并且有足够的余量，那么当您一无所获时，为什么还要费心使用更多电流呢？

由于违反了另一条设计规则，布莱克的设计师划分了电源平面。这是大多数信号完整性和 EMI 工程师告诉你不要做的事情。此外，Black 的 PCB 具有较厚的内核，这会在电源层和接地层之间留出过多的空间，从而减少可能导致 EMI 的耦合。那么为什么有一个厚的核心呢？它使电路板增加了刚度。最重要的是，信号线在 PCB 层之间移动。这是降低信号完整性和增加 EMI 的另一种方法。然而，黑色的效果足以满足其预期用途。

Westerhoff 的分析证明，设计规则有时只是指导方针。在某些设计中，您可以打破其中一些常见规则以降低制造成本，而信号衰减很少或没有，并且对功能没有不利影响。这并不是说您应该在设计时偷工减料，但有时您可以不遵循所有最佳实践而侥幸——至少在创客世界中是这样。

审核编辑：郭婷