La construcción de una sola placa La computadora está en el campo de diseño de electrónica digital o en el campo de diseño de electrónica analógica? [cerrado]

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¿Quienes fabrican computadoras como Raspberry son diseñadores de electrónica digital o diseñadores de electrónica analógica? Si ambos están en su equipo, ¿qué partes del edificio de la placa es realizada por el diseñador digital y qué partes es realizada por el diseñador analógico?

¿Es posible que alguien con una de las habilidades (digital o analógica) haga todo solo? (Me refiero a cómo es el porcentaje del conocimiento necesario. Si el 95% es digital y el 5% analógico, podemos decir que puede aprender que el 5% puede hacer todo por sí mismo (sin saber mucho sobre analógico)).

¿También hay otras habilidades en su equipo?

    
pregunta Hasani

3 respuestas

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Esta pregunta es, en cierto sentido, defectuosa. Al preguntarlo, implícitamente asumes que hay una distinción bien definida entre los diseñadores analógicos y digitales.

La realidad es mucho más complicada.

Un solo diseñador puede diseñar una tabla como la frambuesa. Tomemos, por ejemplo, a Robert Feranec, quien creo que diseñó una tabla bastante similar desde cero en una de sus series "tutoriales". Su canal de youtube se puede encontrar aquí:

enlace

Cuando miran a los ingenieros (eléctricos), a menudo son todo tipo de oficios, que luego se especializan en un campo específico, ya sea por educación o por experiencia. Creo que la mayoría de los ingenieros eléctricos podrían diseñar un tablero como el Raspberry Pi, si les das suficiente tiempo para estudiarlo (¡lo bueno que sería el tablero es una cuestión completamente diferente!).

Si tuviera que decir qué ingenieros "específicos" se podrían encontrar en el equipo que diseña una tabla como una frambuesa pi, eso es para producción masiva:

  • Powersupply diseñadores
  • diseñadores digitales
  • Diseñadores analógicos (aunque creo que no son tan comunes para algo como una frambuesa, en realidad no hay muchos analógicos)
  • Si la placa tiene wifi, es posible que encuentre ingenieros de RF
  • A menudo, en proyectos más grandes, hay personas que se especializan en el diseño de PCB y son expertos en esto.
  • Las piezas de gran volumen de producción pueden tener una persona que realmente conozca la gestión de la cadena de suministro, los procesos de producción, etc. Esto podría ser un ingeniero (o grupo de) separado.
  • A menudo en tableros digitales: ingenieros de firmware e ingenieros de software de nivel superior, quienes portarán el software y / o escribirán los controladores, los cargadores de arranque, ...

Todo esto depende de qué tan lejos vayas, qué tan grande sea tu equipo, qué tan complejo es el producto, etc.

TLDR; Es una situación muy compleja, y realmente no se puede decir que hay diseñadores "analógicos" y "digitales".

    
respondido por el Joren Vaes
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Hace 25 años vi a un hombre ejecutar una herramienta de lugar y ruta para un PCB IO_Expander. Recuerdo que me preguntaba por la falta de aviones. Su VDD y GND tenían 1/8 "de ancho como máximo. El MCU / memory era su diseño. El IO_Expander era su diseño. Y era un tipo clave en la compañía (compañía pequeña) porque se había sumergido en BIOS y protocolos de comunicaciones, en ensamblaje y C. Como dijo "Mientras estaban en la universidad, estaba programando en la PC original".

Resulta que su placa IO_Expander ............. causó reinicios intermitentes de la placa MCU.

Seguí adelante, a video & Trabajo de RF (y algunos códigos de ensamblaje para controles remotos), y se pasó al diseño de silicio. Mi jefe pregunta, un día, "solías trabajar en XXXXX Company. Tienen controladores intermitentes en el piso. ¿Puedes ayudarlos?" DE ACUERDO. Cada IC tenía una tapa de derivación VDD (7400 IC), por lo que la potencia local se mantuvo, pero el problema fue la mezcla de 50 corrientes de retorno SSI con bordes de 10 nS. No se necesita alcance. Solo conozca Trise, Tfall, las corrientes de entrada lógica para la familia 7400.

El tipo original había sido asesinado, en un accidente aéreo. DE ACUERDO. Haciendo honor a su arduo trabajo, simplemente dije "Esos PCB no tienen aviones. The Grounds no puede estar en absoluto tranquilo. Usa aviones". y mostré cómo $$ Vupset = Linductance * dI / dT $$ Con 100nH y 100mA / 10nS, produciría un voltio de trastorno de GND y forzaría la lógica "0" a la región prohibida para TTL.

Escriba las matemáticas ...... 100nH * 0.1amp / 10nS ...... y note la cancelación 'nano', por lo que tenemos 100 * 0.1 / 10 = 1. Matemáticas fáciles. Elige algunos números fáciles y haz los cálculos en tu cabeza. Puedes elegir los números, así que escoge números fáciles. Si la matemática predice un problema, debe conocer de memoria el margen de ruido de sus circuitos integrados digitales, luego solucione el problema.

El problema era la FÍSICA, no digital ni analógica. La persona que no esté dispuesta a aprender física, por curiosidad, si por ninguna otra razón, no debe llamarse "ingeniero".

Cuando era niño, pude ignorar V = L * dI / dT. Como adulto, implementando sistemas con un rendimiento de 120 y 150dB, el control de riesgos, utilizando la física, es parte de obtener éxitos. Ser capaz de predecir las alteraciones de voltios (a la lógica) y las alteraciones de nanovoltios (para medir los medidores de potencia a 10 ppm de una derivación de corriente).

EDITAR ..... detalles del número 100mA / 10nS: Las puertas TTL se ven como ..... Capacidades de entrada de 10 pF (uniones de silicio + cableado ESD + PCB). Para cargar ese 10pF de 0v a + 3v en 10nS: I = C * dV / dT = 10pF * 3v / 10nS = 3mA El pico de corriente, suponiendo un aumento y una caída triangulares (realistas) de la corriente, es de 6 mA. Por lo tanto, si 17 señales se conmutan simultáneamente, se produce el transitorio de 100 mA.

A falta de un plano de GND, o una cuadrícula de GND, su GND de cadena margarita única estaba destinada a problemas porque todas las corrientes transitorias interactuaban en el GND compartido de 1/8 "enrutado alrededor del PCB de 8" por 16 ". Probablemente tenía 1 / 2 o 1 metro de ruta GND, serpenteados alrededor de la PCB.

Hay (fue) mucho timbre, y muchos retrasos a través de las lentas puertas TTL, por lo que solo ocasionalmente las energías almacenadas se suman a RESET.

EDIT EDITAR Otro problema de ruido surge al interconectar ADCs de alta precisión (o DAC) con MCU. El MCU nunca es silencioso, internamente. Suponga que suena 0.5 voltios a 100MHz. Para cualquier nivel lógico. Incluso cuando un controlador de salida de MCU se ha mantenido estable durante 100 nanoSegundos o más, después de lo cual su propio timbre (de su transitorio) ha desaparecido [uso 6dB / 10nS para modelar la tasa de decaimiento de las MCU], los elementos internos de la MCU son todavía a lo largo de Por lo tanto, el GND interno y el VDD están rebotando, y ese "controlador de salida silencioso" no es silencioso.

¿Qué sucede cuando este nivel lógico se conecta a un pin de habilitación de ADC? Con su capacitancia ESD / FETgate, digamos 10pF? La corriente es I = C * dV / dT. El dV / dT es d (0.25v * sin (100MHz)) / dt = 0.25 * 628,000,000 = 150Million voltios / segundo.

I (inyectado en el ADC) = 10pF * 150Million = 1e-11 * 1.5e + 8 = 1.5milliAmps. Con risetime, forma de onda de triángulo asumida, de 5 nS.

Esta corriente tiene que salir del ADC y regresar a la MCU, a través de una ruta de 10nH. ¿Qué es la tensión de tensión, dentro del ADC?

V = L * dI / dT = 10nH * 1.5mA / 5ns (cancelación nano) = 10 * 0.0015 / 5 = 3 milivoltios.

Por lo tanto, su MCU provoca constantemente un ruido de sustrato de 3 milivoltios (gnd noise, VDDnoise porque todas se exploran las rutas posibles para encontrar una ruta de retorno), dentro de su ADC de 16 bits o 18 bits o 24 bits. En el nivel de 8 bits o 10 bits o 12 bits, el diseño analógico parece simple. Pero a nivel de 3 mV (de nuestro cálculo), existen acantilados.

¿Qué sucede si la MCU controla 16 bits desde a un ADC de 16 bits? Los diodos ESD de la MCU están acoplando el rebote interno de la MCU en esas 16 trazas al ADC.

    
respondido por el analogsystemsrf
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Es muy raro encontrar a alguien que sea puramente un ingeniero digital o analógico. Casi cualquier ingeniero electrónico profesional con cierta experiencia sabrá lo básico de ambos y podrá hacer un intento razonable. Por supuesto, hay una gran diferencia entre conocer lo básico y hacer un esfuerzo razonable y ser un experto.

Entonces, una sola computadora de la placa puede ser un trabajo de 1 persona o puede tener todo un equipo: Digital, analógico, fuentes de alimentación, RF, bibliotecario CAD, diseño de PCB, diseño mecánico, experto en DFM, ingeniero de pruebas ... Además de un ingeniero de firmware para hacer el arranque y ayudar a probar / depurar.

Si se tratara de un trabajo de un solo hombre, entonces un ingeniero en electrónica digital es la mejor opción para saber quién tendría las habilidades necesarias, pero tendría que ser un muy buen ingeniero para hacer bien el trabajo.

    
respondido por el Andrew

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