电子工程师N年的电子产品设计经验总结

按正规来讲，设计一个产品的程序大概如下：

1）确定产品的技能指标和研制操持；

确定产品的技能指标和研制进度。

2）设计科研制样机

在留有工艺余量的根本上设计并研制样机，制订调试、考验指标及考验方法。

3）对样机性能和设计文件审核（设计定型）

由设计科、工艺科和标准化室参加进行以下事情：

对样机性能测试和试验；

对样机进行工艺审核并提出改进见地；

标准化审核；

设计图纸会签。

4）工艺科体例工艺文件及工装准备

体例从质料进厂到出厂考验的工艺文件；

提出批量生产、测试、考验的工装设备；

5）小批量试生产

按工艺文件小批量试生产，考验设计文件和工艺文件的精确性。

6）生产定型

工艺文件会签。

7）批量投产

生产中的问题由工艺办理，必要时与设计会商。

8）逐步改进

在空想情形下批量生产后就没什么技能问题值得办理，实际则不然，在以下情形下仍需连续改进：

设计时考虑不周；

系统合理化改进；

器件停产；

改进能显著降落本钱。

对付职员不足充裕的地方,但为担保产品质量，就哀求设计职员承担起上述任务。

2、工艺设计

工艺职员的任务是对设计文件进行审核，对不适于批量生产的设计提出修正见地，并根据设计文件体例出整套工艺文件来辅导生产。
这些文件紧张有：

元器件、原材料采购表

便于操持采购，指定厂家或供应商

元器件、原材料进厂考验工艺

担保进厂器件质量

零件、部件、组件的加工、装置、调试工艺

根据批量小的特点，可适当简化。
但必须做到分开设计职员，第三者的可操作性。
以下几种文件必不可少：

> 导线、电缆加工表

导线、电缆种类、长度、接插件焊接。

> 线路板的器件表、器件布局图（丝印图）

> 线路板调试工艺卡

利用设备、连接、测试合格的指标

> 部件和整机组装

配料表、加工顺序、把稳事变、考验哀求、存放。

整机组装、调试工艺

出厂考验工艺

包装工艺

3、标准化审查

审查文件是否符合标准化哀求只是标准化事情的一部分，为便于生产和管理，还要从以下几方面进行审查：

低廉甜头件可否用标准件或外购件替代；

低廉甜头件有无以前的同类部件可以替代；

本部门内可替代的直接把原图纸借用即可，不再见签。

选用的新器件有无以前的同类产品可以替代；

减少器件种类。

以上原则并非一成不变，如新的有比较突出的优点仍可选用，如有可能，老的运用新的替代。

4、与构造设计折衷

按构造哀求设计线路板尺寸，与面板有关的线路板应与面板设计、构造设计多次协商。

5、与软件设计折衷

在完成既定功能的条件下，软硬件要统筹考虑，用哪种方法实现合理就用哪种方法实现。

开关量的去抖可用硬件加一定韶光常数的单稳电路实现，也可用软件加限时来实现。
硬件的单稳电路由于R、C的参数离散性韶光常数不易作准，且增加本钱，而软件只要在一定韶光内不计后面脉冲即可。
比较之下，软件实现比较合理。

传感器的仿照和数字的转换单片机要知道现在处于哪个位置，这可由硬件加转换短路帽连到单片机的一个输入脚来实现，也可由软件在设置菜单上设置来实现。
硬件原来有转换短路帽，再加一个也不太麻烦；软件设置的事情量较大，占用程序空间较多。
比较之下，硬件实现比较合理。

1.电路设计的软件

电路设计软件从TANGO、PROTEL到最近的DXP几经改进，功能强大了许多。
但我认为，只要利用闇练、任何软件都能绘制出不错的产品。
大概用惯了，我仍用DOS版的PROTEL绘制事理图和线路板图。
但布地网以前用PROTEL2000，现在用DXP。
因后来的软件缺线要少得多，且加汉字比较方便。

2.手工与自动

我认为用手工布局、布线要优于自动布局、布线。
随着软件的更新，自动布线功能越来越进步，但总不如手工布局合理且可以随时改进。
打算机软件是按一定的规律来进行事情，而人能综不雅观全局，能根据不同板型和电路来进行布局和布线。
这就像做衣服，批量生产的衣服总有不得当的地方，最合体的衣服仍是相机行事，手工制作。
一周画出一块比较满意的电路板是可以做到的。

3.通用与专用

我们曾经设计过通用的数据采集处理板，通过需求剖析，我们认为不可能设计出一种知足各种哀求的产品。
我们根据不同情形设计了3种板型。
只有一种为3个课题共用。
在需求不一，安装互异的情形下还是专用好一点。
在软硬件模块都有积累的情形下，设计一块板子用不多永劫光。

4.接地

以前防雷地、保护地、旗子暗记地必须分别支配和连接。

比来的不雅观点是按均压、等电位的事理,将事情地,保护地和防雷地组成一个联合接地网.站内各种接地线应从接地搜集线或接地网上分别引入。

入口授感器的防雷二极管也都直接接到旗子暗记地上。

5.三防

一提到电子设备“三防”，人们急速想到线路板涂三防漆，而且作为紧张（如果不是唯一的话）方法来检讨。
这是对“三防”的片面理解。

“三防”是为提高电子产品在规定景象条件下长期事情或储存韶光而采纳的方法，是防止“湿热、盐雾、霉菌”对电子产品寿命的影响。

线路板三防紧张是只管即便防止机壳内空气与表面空气交流（不可能做到气密），没涂三防漆的线路板在事情4年多，拆开来看，与新的线路板无什差别。
　

6.模块化设计

模块化设计的范例是PC104，只要用不同板型栈接起来，就可以完成预定功能。
但粘接或插板办法一是检讨、测试不便，二是固定也比较麻烦。
我想有可能的话自己设计就可达到即节省本钱，又方便利用的效果。

与上面的硬模块化设计相对，我想提出软模块化设计观点。
即对某些通用的功能模块（如单片机、RAM、串口、ADC等）软硬件设计上，在实用中设计、验证、改进、固化，不才次须要时，拿出来稍加变动即可。

1.元器件选择

1.1普通逻辑器件

电源电压范围

CD系列电压从5V向上扩展，74HC系列由5V向下扩展。

输入、输出高低电平

5V、3V器件混用时需考虑，是否需加拉高电阻。

因目前的CMOS集成电路输入阻抗较高，可不需考虑过去讲的能驱动几个TTL门的扇出系数。

1.2 运放

单电源运放的运用

电源电压范围

输出电压范围

输入电压范围（某些轨到轨器件只是输出轨到轨，输入不见得能轨到轨）

1.3 A/D

事理：逐次比较、S-D、双积分

接口：并行、SPI

分辨率：

1.4 基准电压源

输出电压

初始精度

温度系数

1.5 单片机

单片机目前种类繁多，各有特点。
我们目前运用的有以下几种：

各公司以8051为根本的产品

此类产品价格低廉，如：80C52、AT69C2051、AT89C5X

原CYGNAL公司的C8051FXXX系列

速率较快，带FLASH存储器，片内RAM较大、8路12位ADC。

MSP430系列

16位单片机，低功耗性能比较突出，缺陷是外扩并口器件比较困难。

ADmC824（MicroConverter）

AD公司推出的带24位S-D ADC的与8051兼容的单片机，价格较高，适用于哀求较高的智能传感器。

2.低功耗设计

功耗降落不止是延长了电池供电的设备的事情韶光，关键是降落了机内温升，提高设备的MTBF。
据资料先容，在一定范围内，温度每升高10C，器件失落效率将更加，即MTBF将低落到原来的二分之一。

2.1 选择低功耗器件

用CMOS器件代替TTL器件；

新的线性稳压芯片空载电流小于7X系列电路。

2.2 降落单片机事情频率

单片机功耗与事情频率成正比，在知足功能的情形下只管即便降落晶体频率。

2.3 软件低功耗办法的利用

在外部中断能启动的单片机中在某些情形下可用软件低功耗办法。

2.4 用开关DC-DC芯片代替线性稳压电路

电源效率

开关DC-DC芯片电路的效率大概在80%旁边，线性稳压电路的效率按12V稳到5V打算，效率只有5/12，即42%以下。

纹波滋扰不用担心

在线路板布局比较合理的情形下，DC-DC芯片稳压电路的输出波纹电压在100mV之内，知够数字电路的哀求。

对线性电路而言，线性电路的电源抑制比都在60db以上，即电源滋扰在0.1mV以下，可知足一样平常哀求。
采纳分外方法后，滋扰会更小。

PC机都是开关电源，机内插板的仿照电路很多。

2.5 间歇工作办法的电源掌握

用时钟电路定时启动（打开）事情电源。

事情结束前给时钟电路设置闹钟韶光为下次开机韶光后关闭电源。

3. 提高线性电路温度稳定性的方法

以前用温度补偿电路来肃清温度变革对电路的影响，不但电路繁芜，调度起来也特殊麻烦。

软件测温补偿

REF02 基准源的温度系数为10ppm/C，根据其温度电压输出可校正到0.7ppm/C。

高精度元件自校

用高温度稳定性的元件作为基准，以肃清其后的放大、转换、电源电路的随温度、韶光的变革。

4. 软件校准代替电位器调度

由于阻容元件、电压基准的离散性，电路的转换不可能是空想的。
以前是用改换器件数值或用电位器来调度，例如可用一个电位器来调度电路的放大倍数，用另一个电位器调度零点。
这样不但调度麻烦（需反复调度），要达到预期效果可能两个电位器不办理问题。

软件校准是在输入端加上精确丈量的电压，读出ADC转换后的值，在高下限附近作两次，即可打算出放大倍数（K）和零点偏移（A）。

5. 空余管脚处理

教科书和芯片资料都把不许可（输入）空余管脚悬空作为一个原则。
实际事情中我们也碰着了违反这一原则而发生问题。
缘故原由是由于静电积累，可能产生我们预见不到的结果。
建议按以下原则处理：

单一的输入管脚接地；

比较器、运放的输入管脚分别接电源和地；

以上原则推广到线路设计上即应把稳：在任何情形下不许可输入线悬空。
即在所有输入端接到地或电源的电阻，电阻的阻值以不影响电路性能为准。

6. 上电时掌握电路状态的考虑

在有掌握电机或电磁阀电路应把稳这类问题。
即在上电时单片机复位和初始化之前尚未正常事情时，不能使掌握电路产生不应有的动作。

7. 电磁兼容设计

外部进线加RC电路，阻挡对外串扰和外部滋扰；

电感器件要加D、R、C消反压滋扰电路；

电流变动较大的部分要与掌握部分加隔离方法（电源、掌握）；

仿照电源和数字电源之间要加RC滤波；

电源到地适当加滤波电容，不见得每个芯片两个；

ADC 芯片的仿照输入端加滤波电容。

8. 运行指示灯

有单片机的电路建议加运行指示灯，调试时可作为调试工具，事情时可指示事情状态。

9. 事理图检讨

事理图设计是电路设计的根本，事理图缺点只能在初样试验中纠正。
事理图检讨要把稳以下几点：

电路功能的实现；

逻辑关系的核对；

旗子暗记幅度的校验；

空余管脚的确认。

10. 元件库设计

某些新的器件现有元件库中可能没有，这就须要我们自己造。
造事理图元件要把稳以下几点

仔细阅读原厂资料，理解器件性能和管脚先容；

不用的输出管脚可以不画，以减小图面面积，现在后可能用到的不在此例；

管脚排列应以功能（如AD0~7）为准，便于查看；

确定元件封装；

校核管脚号的精确性；