Erstmaliges richtiges Entwerfen?

siehe diese Frage .

OP möchte ein PC-Motherboard-Design erstellen, das zwar lustig ist, aber die Frage aufwirft: Wie werden Motherboards entworfen? Breadboarding mit inkrementellen Verbesserungen ist aus, Sie müssen von Anfang an eine Leiterplatte bauen. Wie werden diese ausgewertet und debuggt? Ich denke, man kann es nicht einfach manipulieren, nichts würde mehr funktionieren. Ist das wirklich das erste Mal richtig?

pcb design

— Federico Russo
quelle

Ich weiß es nicht, aber ich denke, es hängt stark von analogen und HF-Schaltungsemulationen ab.

— Jippie

@ Jippie: Ohne Zweifel. Aber muss ich es so sehen: simulieren, entwerfen, herstellen? Die meisten kommerziellen Designs, von denen ich weiß, durchlaufen einige Designiterationen, bevor sie für die Herstellung bereit sind.

— Federico Russo

Die Haftung von Kupfer an der gelieferten Schaltung wird natürlich durch Konstruktionsregelprüfungen abgedeckt. "Korrektheit" bezieht sich hauptsächlich auf Zeitprobleme. Moderne PCB-Suiten verfügen über eine umfassende Emulation physikalischer Parameter und die integrale Fähigkeit, Routen zum Ausgleichen oder Optimieren zu erstellen, z. B. differenzielle Timings oder Schaltkreisimpedanzen, sodass die Test- und Layoutaspekte integriert werden. Ich kenne jemanden, der Motherboard-Entwicklung betreibt. Abhängig von den erhaltenen Antworten könnte ich die Frage weitergeben.

— Russell McMahon

PC-Motherboards sind ein Sonderfall. Da sie in großen Mengen und in eher festen Konfigurationen hergestellt werden, bemühen sich die Hersteller von CPUs und Chipsätzen sehr darum, dass das Routing so einfach wie möglich ist (um so wenig Leiterplattenschichten wie möglich zu benötigen). Während ein PC sehr komplex ist, ist das Endziel jedem bei jedem Schritt auf dem Weg bekannt. PCBs, die einem neuartigen Zweck dienen, sind viel komplexer zu entwerfen und zu verifizieren.

— Ben Jackson

Vor einiger Zeit habe ich einen EE direkt nach dem College eingestellt. Er fragte mich so etwas wie: "Wie beweisen Sie Ihre Entwürfe? Brettern Sie sie? Wire-Wrap? Wie?"

Meine Antwort war: "Nun, wir bauen eine Leiterplatte und wenn es funktioniert, gehen wir in die Produktion und versenden sie!"

Viele einfache Schaltungen können nicht prototypisiert werden, ohne eine benutzerdefinierte Leiterplatte herzustellen. Alles, was mit hoher Geschwindigkeit, geringem Rauschen, hohen Schaltströmen usw. zu tun hat, ist auf andere Weise schwierig oder unmöglich zu machen. Manchmal stört allein die Logistik. Ohne eine benutzerdefinierte Platine oder einen verrückten Adapter / Sockel können Sie keinen Prototyp mit einem BGA mit mehr als 1000 Kugeln erstellen. Selbst wenn Sie könnten, würden Sie nicht wollen. Die Wahrscheinlichkeit, mehr als 1000 Verbindungen fehlerfrei herzustellen, ist sehr gering. Es zweimal zu machen ist fast unmöglich.

Die Herstellung kundenspezifischer Leiterplatten für Prototypen scheint teuer, ist es aber nicht. Nicht im Vergleich dazu, jemanden dafür zu bezahlen, mehrere Prototypen mit Steckbrettern oder Drahtwickel herzustellen und zu debuggen, und selbst dann etwas zu erhalten, das von fragwürdiger Zuverlässigkeit ist.

Daher gehen professionelle EEs normalerweise direkt zum Entwerfen einer Leiterplatte und tun dann alles, um sicherzustellen, dass die Leiterplatte beim ersten Mal funktioniert. Es funktioniert fast nie beim ersten Mal, aber je näher es an der Arbeit ist, desto besser ist es. Dann wird das Board modifiziert (auch bekannt als Re-Spun) und neu gebaut. Mit etwas Glück durchläuft eine Leiterplatte 2 oder 3 Antworten, bevor sie in die kommerzielle Produktion geht.

Ich habe kürzlich eine benutzerdefinierte Leiterplatte erstellt, die eine Intel Atom-Leiterplatte und alle üblichen PC-Dinge verwendet. Mein Ansatz war bei dieser Leiterplatte nicht anders. Ich habe es entworfen, mich sehr bemüht, es beim ersten Mal zum Laufen zu bringen, und es gebaut. Die Rev 1-Platine hat meistens funktioniert, hat aber einige kleinere Probleme. Das Rev 2 Board hat perfekt funktioniert.

Wie finden Sie die Ursache für ein nicht funktionierendes Board? Bei Designs mit hoher Dichte ist wahrscheinlich die Hälfte der Signale nicht erreichbar (BGAs, innere Schichten ...). Wie messen Sie Dinge wie SSN ?

— Federico Russo

@FedericoRusso Das Debuggen eines solchen Boards ist sehr schwierig. Dies ist umso mehr ein Grund, sich beim ersten Mal sehr zu bemühen, es richtig zu machen. Solange Sie keine blinden / vergrabenen Durchkontaktierungen verwenden, sind alle Signale erreichbar. Trotzdem müssen Sie das Debuggen im Voraus planen und möglicherweise die Schaltung entsprechend ändern. Achten Sie bei SSN genau auf die Entkopplung der Kappen und das Power / Gnd-Routing - und hoffen Sie, dass Sie kein Problem haben. SSN ist normalerweise nur bei großen Adress- / Datenbussen ein Problem. Sie geben also ein Worst-Case-Testmuster aus und betrachten das Signal mit einem schnellen Umfang.