المكاسب:
- القدرة على تسريع التخطيط واختيار المكونات ومسودات حساب العرض/الاستهلاك باستخدام الذكاء الاصطناعي والتحقق من صحتها باستخدام ورقة البيانات
- القدرة على مراجعة تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور وتكديس الطبقات وقواعد سلامة الإشارة بدعم من الذكاء الاصطناعي
- القدرة على اختبار حلول الدوائر/التخطيط التي يقترحها الذكاء الاصطناعي باستخدام DRC والمحاكاة وقياس النموذج الأولي
المنتج الإلكتروني هو نتاج مرحلتين رئيسيتين: التخطيطي: الرسم المنطقي للمكونات والوصلات والتخطيط (طريقة ترتيب هذه المكونات فعليًا على لوحة الدائرة المطبوعة). يحدد الرسم التخطيطي "ما يجب الاتصال به"؛ يتم تحديد "أين وكيف سيتم توصيله" في التخطيط. في هذه الوحدة، ستتعرف على كيفية استخدام الذكاء الاصطناعي كمسرّع في كلتا المرحلتين، ولكن لماذا يتم اتخاذ القرار النهائي من خلال ورقة البيانات والمحاكاة والتحقق من قواعد التصميم (DRC: الفحص التلقائي لقابلية التصنيع والقواعد الكهربائية) وقياس النموذج الأولي. التوتر الأساسي هنا هو أن الذكاء الاصطناعي يصف كيفية عمل الدائرة بطلاقة، لكنه لا يقيس الحدود الفعلية للمكونات الفعلية التي تختارها والواقع المادي للوحة الخاصة بك.
حيث الذكاء الاصطناعي قوي في تصميم الدوائر
الذكاء الاصطناعي قوي في جزء "التفكير" من التصميم: إنشاء خيارات الهيكل، وشرح كيفية إنشاء كتلة، وإظهار خطوات تطبيق صيغة في ورقة البيانات، وبناء الهيكل العظمي للحساب. على سبيل المثال، يمكن أن يوفر لك خطوات تصميم مقسم الجهد (دائرة بسيطة تناسب جهد الدخل مع مقاومتين)، أو مرشح الترددات المنخفضة، أو كتلة مضخم التشغيل، بالترتيب. يمكن مناقشة أي المسامير ستكون منطقية لتوصيل الأجهزة الطرفية لوحدة التحكم الدقيقة، وأي الخطوط حساسة للضوضاء. يساعدك على إنشاء شجرة طاقة: رسم تخطيطي يوضح المنظم الذي يتم تغذية كل كتلة منه.
ولكن هنا من الضروري إجراء تمييز حاسم: قيمة المقاوم أو قيمة المكثف أو اختيار المنظم الذي يقدمه الذكاء الاصطناعي هي نقطة البداية. تعتمد القيمة الفعلية على الجهد/التيار/التسامح، ونطاق درجة الحرارة، وورقة البيانات الخاصة بالجزء الذي تختاره. تعد التفاصيل مثل طاقة (القدرة الكهربائية) للمقاوم، وتحمل الجهد وتأثير انحياز التيار المستمر للمكثف (تقل سعته مع الجهد المطبق)، وقيمة RDS(on) لـ MOSFET حيوية في المنتج ويتم التحقق منها فقط من ورقة البيانات.
حساب الطاقة والإمداد (سلامة الطاقة).
إحدى المهام الأكثر شيوعًا هي إنشاء ميزانية للطاقة: إضافة مقدار التيار الذي تسحبه كل كتلة واختيار المنظم ومسار الإمداد وفقًا لذلك. يمكن أن يساعدك الذكاء الاصطناعي في إعداد هذا الجدول، ولكن يجب أن تأتي كل قيمة حالية في الصفوف من ورقة بيانات ذلك المكون؛ إن قول الذكاء الاصطناعي "إنه عادة ما يسحب هذا القدر" ليس التحقق من الصحة.
نصيحة: اطلب من الذكاء الاصطناعي إنشاء جدول ميزانية الطاقة باعتباره "هيكلًا فارغًا" (المكون، الكتلة، الحد الأدنى/النموذجي/الحد الأقصى للتيار، عمود المصدر). ثم املأ كل خلية بنفسك من ورقة البيانات. لذا فإن الذكاء الاصطناعي يوفر الوقت ولكنه لا يشكل أرقامًا.
يمكن أن يذكرك الذكاء الاصطناعي بالمبادئ العامة (وضعها في أقرب مكان ممكن من الشريحة، واستخدام آثار قصيرة وواسعة، وموازاة القيم المختلفة) فيما يتعلق بفصل/تجاوز المكثفات (مكثف الفصل: مكثف يتم وضعه بالقرب من طرف الإمداد لكل شريحة، لتلبية متطلبات التيار المفاجئ وقمع الضوضاء). ومع ذلك، فإن الإجابة على السؤال عن العدد والقيمة تعتمد على التوصية الواردة في ورقة بيانات الشريحة وتردد تشغيلها.
سلامة الإشارة في تخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور
سلامة الإشارة هي قدرة الإشارة على الوصول إلى وجهتها دون تشويهها على البطاقة. تظهر أربعة مفاهيم بشكل متكرر في التصميم عالي السرعة:
- المستوى المرجعي/الأرضي: الطبقة النحاسية المستمرة التي يتدفق من خلالها تيار العودة للإشارة. إذا تمت مقاطعته، فسوف تزداد الضوضاء والإشعاع.
- مسار العودة: كل تيار إشارة له مسار عودة؛ يجب أن يتدفق هذا المسار دون انقطاع، أسفل أثر الإشارة مباشرة.
- الحديث المتبادل: تنتقل إشارة أحد المسارات إلى المسار المجاور. وتتناقص مع المسافة بينهما وبين قرب المستوى.
- التحكم في المعاوقة: في الخطوط عالية السرعة، يتم حساب عرض التتبع وتكديس الطبقة (المكدس) لتحقيق مقاومة مميزة معينة (على سبيل المثال، 50 أوم أو 100 أوم تفاضلية).
الذكاء الاصطناعي جيد جدًا في تحويل هذه المبادئ إلى قائمة مرجعية. يمكنك وصف تخطيطك والسؤال "ما هي المخاطر التي يجب أن أتحقق من سلامة الإشارة في هذا التخطيط؟" ولكن يتم تحديد قيم عرض التتبع والخلوص والمقاومة بواسطة أداة حساب المجال أو المولد وفقًا لمكدس الطبقة الفعلي وقدرة الشركة المصنعة لبطاقتك؛ يجب بالتأكيد التحقق من القيمة المقدمة بواسطة الذكاء الاصطناعي مثل "تتبع 0.3 مم لـ 50 أوم" لأنها تعتمد على سمك الطبقة والمادة.
ثلاث حالات صغيرة
الحالة 1 - فخ تحيز التيار المستمر. يقوم المصمم بتصفية خط 3.3 فولت باستخدام مكثف السيراميك X7R الذي يوصي به الذكاء الاصطناعي "10 μF، 6.3 فولت،". البطاقة أكثر ضجيجاً مما كان متوقعاً. عند القياس، يتبين أن هذا المكثف الصغير يفقد أكثر من نصف سعته الفعالة أقل من 3.3 فولت (تأثير انحياز التيار المستمر). عندما يتم فحص منحنى السعة والجهد في ورقة البيانات، يتبين أن القيمة الفعالة تنخفض إلى ~ 4 μF. لقد أعطى الذكاء الاصطناعي قيمة عامة؛ السلوك الفعلي واضح من منحنى ورقة البيانات فقط.
الحالة 2 - الطائرة الأرضية المبتورة. ويصف أحد المهندسين تصميمه للذكاء الاصطناعي، مشيرًا إلى أن "خط إشارة عالي السرعة يمر عبر شق في المستوى الأرضي الموجود أسفله". ويذكر الذكاء الاصطناعي أن هذا قد يؤدي إلى إطالة مسار العودة ويسبب الإشعاع والضوضاء، وأنه من الضروري عدم تمرير الخط من خلال الشق أو وضع مكثف جسر. يأخذ المهندس هذا كتحذير، ويتحقق بصريًا من الشق في عرض ثلاثي الأبعاد للوحة، ويعيد توجيه الخط. هنا كان الذكاء الاصطناعي بمثابة قائمة مرجعية؛ لقد اتخذ المهندس القرار بمبررات قابلة للقياس.
الحالة 3 - تطابق الحزمة غير صحيح. يطلب أحد المتدربين من الذكاء الاصطناعي إنشاء "بصمة" للموصل (نمط جزيرة اللحام الخاص بالمكون على اللوحة). يعطي الذكاء الاصطناعي قياسات تبدو معقولة. ويستخدم المتدرب هذا دون مقارنته بالرسم الميكانيكي الخاص بالشركة المصنعة؛ عند وصول البطاقات، لا يتناسب الموصل. النهج الصحيح هو التحقق حرفيًا من كل بصمة من الرسم الميكانيكي الرسمي للشركة المصنعة؛ لا يمكن للذكاء الاصطناعي أبدًا إيقاف إنتاج البصمة من تلقاء نفسه.
قوالب سريعة قابلة للنسخ
قالب هيكل ميزانية الطاقة "قم بإنشاء هيكل عظمي لجدول ميزانية الطاقة فارغًا للكتل التالية: [قائمة الكتل/الرقائق]. الأعمدة: المكون، جهد الإمداد، التيار الأدنى/النموذجي/الحد الأقصى، المصدر (رقم صفحة ورقة البيانات)، ملاحظة. اترك القيم الرقمية فارغة؛ لاحظ أنه يجب ملء كل تيار من ورقة البيانات ذات الصلة. اشرح الهامش الذي يجب أن أتخذه للاختيار الإجمالي والمنظم في النهاية."
قالب قائمة التحقق من سلامة الإشارة "ضع في اعتبارك التخطيط التالي: [وصف اللوحة؛ عدد الطبقات، الخطوط السريعة، الكتل التناظرية الحساسة]. حدد المخاطر التي أحتاجها للتحقق من سلامة الإشارة وسلامة الطاقة، عنصرًا تلو الآخر: استمرارية المستوى الأرضي، مسار العودة، وضع مكثف الفصل، الحديث المتبادل، فحص المعاوقة. أضف معلومات "كيف أقيس/كيف أتحقق" لكل عنصر. التتبع الدقيق "أعط العرض/الممانعة القيمة."
قالب استعلام اختيار المكون"قم بإدراج معلمات ورقة البيانات التي يجب أن أتحقق منها عند تحديد مكون للكتلة التالية: [وصف الكتلة، على سبيل المثال منظم باك]. لكل معلمة، اكتب سبب أهميتها وتحت أي حالة تشغيل تكون حاسمة (على سبيل المثال، درجة الحرارة، انحياز التيار المستمر، RDS (تشغيل)، التسامح). لا توصي بجزء معين؛ سأختار من ورقة البيانات."
نموذج مراجعة المخطط "راجع الوصف التخطيطي أدناه واسأل عن الأخطاء المحتملة في شكل سؤال (على سبيل المثال، "هل يتطلب هذا الدبوس مقاومة سحب"، "هل يوفر المنظم الحد الأدنى من تيار الحمل"). لا تقل صواب/خطأ مطلق؛ فسوف تظهر لي قائمة من الأسئلة للتحقق من ورقة البيانات. المخطط: [وصفة/لصق]."
موجه ضعيف / موجه قوي
مطالبة ضعيفة: "ما هو المكثف الذي يجب أن أضعه لجهد 3.3 فولت؟"
مطالبة قوية: "اشرح المعايير (السعة، هامش تحمل الجهد، تأثير انحياز التيار المستمر، النوع العازل
تدعوك المطالبة الضعيفة إلى تكوين قيمة واحدة؛ تمنحك المطالبة القوية شاشة اسمية تطرح الأسئلة الصحيحة.
طبقات التحقق في تصميم الدوائر/ثنائي الفينيل متعدد الكلور
طبقة
ماذا يفعل
دور الذكاء الاصطناعي
ورقة البيانات
إرجاع الحدود الفعلية للمكون
يولد قائمة المعلمات والسؤال
محاكاة (التوابل)
يتنبأ عدديا بسلوك الدائرة
تركيب النواتج ومخطط netlist
جمهورية الكونغو الديمقراطية/ERC
قابلية التصنيع والتحقق من القواعد الكهربائية
يعطي قائمة من القواعد للتحقق
قياس النموذج الأولي
يصحح على البطاقة الحقيقية
يوصي بخطة القياس ونقطة الاختبار
تحذير: حتى محاكاة SPICE (حل الدائرة باستخدام نموذج رياضي) لا تقل جودة عن دقة النموذج. المحاكاة التي أنشأها الذكاء الاصطناعي لا تضمن الواقع دون مراعاة نماذج المكونات الفعلية والتأثيرات الطفيلية (المقاومة/تحريض الآثار).
الأخطاء الشائعة
- عدم التحقق من قيمة المكون التي قدمها الذكاء الاصطناعي مع ورقة البيانات. يعد انحياز التيار المستمر وحدود درجة الحرارة والطاقة أمرًا حاسمًا بالنسبة للمنتج.
- النظر في عرض المعاوقة/التتبع بشكل مستقل عن تكديس الطبقة. تختلف القيمة باختلاف المادة والسمك؛ يتم حساب المنطقة باستخدام أداة الحل/المولد.
- عدم التحقق من البصمة بالرسم الميكانيكي. سيؤدي نمط جزيرة اللحام الخاطئ إلى تدمير اللوحة بأكملها.
- مع الأخذ في الاعتبار أن التصميم انتهى بمجرد مروره بجمهورية الكونغو الديمقراطية. حتى لو تم تمرير قواعد جمهورية الكونغو الديمقراطية، يتم التحقق من سلامة الإشارة والسلوك الحراري بشكل منفصل.
- وضع نتيجة AI's SPICE بدلاً من النموذج الأولي. المحاكاة هي التنبؤ. القول النهائي هو القياس الخاص بك.
باختصار
في هذه الوحدة، قمت بوضع الذكاء الاصطناعي كمُسرّع ومولد لقائمة المراجعة في مخطط الدائرة وميزانية الطاقة وتخطيط ثنائي الفينيل متعدد الكلور. يقترح الذكاء الاصطناعي الهيكل، ويدعم حسابات السقالات، ويذكر بمخاطر سلامة الإشارة، ويطرح أسئلة للمراجعة. ولكن يتم التحقق من كل قيمة مكون من ورقة البيانات، وكل قيمة مقاومة/تتبع من حساب مكدس الطبقة، وكل بصمة من الرسم الميكانيكي، وكل قرار تصميم من جمهورية الكونغو الديمقراطية، والمحاكاة وقياس النموذج الأولي. استخدم الذكاء الاصطناعي كشريك "يجعلك تطرح الأسئلة الصحيحة" بدلاً من "يعطيك أرقاماً".
مهمة التطبيق
اختر كتلة دائرة صغيرة (مثل منظم الجهد أو واجهة المستشعر). قم أولاً باستخراج معلمات ورقة البيانات المراد التحكم فيها من الذكاء الاصطناعي باستخدام قالب "استعلام اختيار المكون". ثم قم بإعداد جدول فارغ باستخدام قالب "هيكل ميزانية الطاقة" واملأ قيم المكونين من أوراق البيانات الفعلية. أخيرًا، استخدم قالب "قائمة التحقق من سلامة الإشارة" لسرد مخاطر النشر وكتابة كيفية التحقق من كل منها.
قائمة مرجعية
- [ ] لقد تحققت من كل قيمة مكون اقترحها الذكاء الاصطناعي من ورقة البيانات (بما في ذلك انحياز التيار المستمر ودرجة الحرارة والطاقة).
- [ ] لم أقم بتكييف التيارات الموجودة في جدول ميزانية الطاقة مع الذكاء الاصطناعي، ولكنني ملأتها من أوراق البيانات.
- [ ] لقد قمت بحساب قيم عرض المعاوقة/التتبع باستخدام مكدس الطبقة وأداة حل/مولد المجال.
- [ ] لقد قارنت كل بصمة بالرسم الميكانيكي للشركة المصنعة.
- [ ] لقد خططت للتحقق من التخطيط باستخدام DRC/ERC، وخطة المحاكاة وقياس النموذج الأولي.
- [ ] لقد قمت بوضع علامة على مخرجات الذكاء الاصطناعي كأولية ليتم التحقق منها، وليس التصميم النهائي.