PCB設(shè)計(jì)的慘痛經(jīng)歷

PCB即印刷電路板，是電子電路的承載體。在現(xiàn)代電子產(chǎn)品中，幾乎都要使用PCB。

PCB設(shè)計(jì)是電路設(shè)計(jì)的最后一個(gè)環(huán)節(jié)，也是對(duì)原理電路的再設(shè)計(jì)。一些新的工程師往往低估PCB設(shè)計(jì)的重要性，將這一即煩瑣又費(fèi)事的工作完全交由技術(shù)員去完成。在這里我先講一個(gè)關(guān)于PCB設(shè)計(jì)的故事，由于涉及企業(yè)的隱私，故此隱去了真實(shí)的地點(diǎn)和企業(yè)名稱。

故事所涉及的企業(yè)是生產(chǎn)電話機(jī)的一家公司。普通按鍵式電話機(jī)，其實(shí)并不是什么高科技的產(chǎn)品，與早期的撥盤式電子電話機(jī)相比，它在電路中增加了一塊雙音頻/脈沖撥號(hào)控制集成電路，一些產(chǎn)品還增加了免提通話功能，用戶使用話機(jī)時(shí)，如果按下免提按鍵，無(wú)須摘機(jī)，就可以接聽(tīng)或者唿出。熟悉話機(jī)電路原理的人都知道，免提電路是由“自動(dòng)收/發(fā)控制電路”和“音頻功率放大電路”組成，這些電路都有現(xiàn)成的專用IC來(lái)實(shí)現(xiàn)，原理上沒(méi)有需要?jiǎng)?chuàng)新設(shè)計(jì)的地方。

在改革開(kāi)放初期，一些捷足先登的企業(yè)，靠生產(chǎn)電話機(jī)發(fā)了大財(cái)。我所要說(shuō)的這家企業(yè)通過(guò)關(guān)系將公司的最新產(chǎn)品送到了北京的某某首長(zhǎng)家里試用。這種具有免提功能的按鍵式話機(jī)，確實(shí)要比當(dāng)時(shí)使用的撥盤話機(jī)好用的多。經(jīng)過(guò)一段時(shí)間試用，首長(zhǎng)非常滿意，答應(yīng)向有關(guān)部門推薦該產(chǎn)品。

可是就在這關(guān)鍵的時(shí)刻，一天深夜，這臺(tái)話機(jī)突然鳴叫起來(lái)！

沒(méi)有特別的大事，不會(huì)有人膽敢深夜撥打首長(zhǎng)家里的電話。更奇怪的是，摘機(jī)接聽(tīng)沒(méi)人應(yīng)答，掛機(jī)后不一會(huì)，話機(jī)又繼續(xù)鳴叫，連續(xù)不斷。首長(zhǎng)緊急叫來(lái)警衛(wèi)人員，警衛(wèi)人員又連夜叫來(lái)電信人員，最后才弄明白，原來(lái)是話機(jī)免提功能自行誤觸發(fā)，導(dǎo)致虛驚一場(chǎng)。

首長(zhǎng)大怒！

話機(jī)的推銷計(jì)劃，因此意外事件被延誤了好多年時(shí)間。事后查明，引起免提誤觸發(fā)的原因是電路的PCB設(shè)計(jì)不良，后來(lái)該企業(yè)的話機(jī)產(chǎn)品，免提按鍵都被要求改為機(jī)械式按鍵，這樣才獲得了電信的入網(wǎng)許可。這次事件對(duì)企業(yè)造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)幾千萬(wàn)元以上。

一些設(shè)計(jì)人員認(rèn)為PCB設(shè)計(jì)是簡(jiǎn)單的勞動(dòng)，使用PROTEL或者其他的軟件工具，通過(guò)自動(dòng)布局、自動(dòng)布線，就可以完成。單面板無(wú)法布通，就用雙面板，再不行就用多層板，或者設(shè)置跳線，短跳線不行就長(zhǎng)跳線，再不行就用跨接線，最后總可以布通。

而我認(rèn)識(shí)一位老工程師，他們?cè)缒暝O(shè)計(jì)PCB的時(shí)候還沒(méi)有用上電腦，卻照樣能完成包含幾百上千個(gè)元器件的電路PCB設(shè)計(jì)。而且他們?cè)O(shè)計(jì)的PCB，布局和布線都相當(dāng)工整，跳線、跨線極少，原器件排列整齊合理，并且符合工藝規(guī)范要求。我們看到的早期的國(guó)產(chǎn)黑白電視機(jī)PCB，就屬于他們那個(gè)年代的工程師的杰作。

盡管后來(lái)我設(shè)計(jì)PCB的時(shí)候，早就用上了電腦。但我仍然覺(jué)得，這些老工程師們?cè)赑CB設(shè)計(jì)上，一定有一些絕招可以借鑒，我們現(xiàn)在的年輕工程師們，是很難想象他們當(dāng)年是如何借助鉛筆和方格紙完成復(fù)雜的PCB設(shè)計(jì)。確實(shí)我也從他那里也獲得了很多的經(jīng)驗(yàn)，比如：如何排列元器件可以容易走線，如何最有效地利用雙列直插IC下面的板面空間，如何在布線之前就盡可能地規(guī)劃好布局等等。

我自己的體會(huì)是：PCB設(shè)計(jì)，不僅僅是技術(shù)，還是藝術(shù)，是藝術(shù)就涉及很多的主觀因素，所以工程師也要注意提高自己的修養(yǎng)。

工具幫助我們完成了很多繁復(fù)的工作,但它所自動(dòng)完成的并非可以最佳的應(yīng)用于每一個(gè)產(chǎn)品.因?yàn)樗鶐椭覀兺瓿傻氖钱a(chǎn)品設(shè)計(jì)中普遍且通用的一面,并非自動(dòng)完成產(chǎn)品的最佳優(yōu)化面設(shè)計(jì),例如:使用PROTEL或者其他的軟件工具，通過(guò)自動(dòng)布局、自動(dòng)布線，就可以完成的只是通常的連接方式,從某方面講也只是把所要連接的器件連在一起了而已.所以要真正設(shè)計(jì)一個(gè)產(chǎn)品的pcb,更多的是設(shè)計(jì)者針對(duì)這一產(chǎn)品的具體情況的了解分析,從而完成獨(dú)一無(wú)二的設(shè)計(jì).

本人為系統(tǒng)的學(xué)習(xí)過(guò)pcb設(shè)計(jì),但由于要設(shè)計(jì)的原因,使用了PROTEL來(lái)進(jìn)行了一個(gè)PCI板卡的設(shè)計(jì)(PROTEL現(xiàn)學(xué)的),深感pcb設(shè)計(jì)的復(fù)雜性(使用的芯片最多160引角雙面板佈線,未使用網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)佈線,結(jié)果是:能把他們連接在一起,并盡量減少高頻干擾并遵照芯片的走線長(zhǎng)度要求設(shè)計(jì)就已經(jīng)大傷腦筋了),因?yàn)閷?duì)無(wú)線電的愛(ài)好,所以對(duì)原先的黑白電視機(jī)也有過(guò)一定的了解.所以對(duì)老一輩的pcb設(shè)計(jì)者的辛勤工作,和智慧的結(jié)晶更是深感敬意.希望有機(jī)會(huì)可以真正的學(xué)到pcb設(shè)計(jì)的精髓. 呵呵,說(shuō)了一堆廢話.

我是做PCB設(shè)計(jì)的,深有同感.PCB設(shè)計(jì)不是簡(jiǎn)單意義上的電器上的連接,要懂電路知識(shí),制作工藝和設(shè)計(jì)上的美觀,她確實(shí)是一門藝術(shù),如果要節(jié)約成本,老板一定要看重這項(xiàng)工作.

一個(gè)非常完善的原理圖，由于布線的不合理，都不是好產(chǎn)品。布線不合理的確會(huì)引起很多想不到的問(wèn)題：比如電路自激，信噪比差，分離度差，大功率的放大電路容易燒機(jī)等。后果真的難以想象。