Κέρδη:
- Δυνατότητα επιτάχυνσης σχεδίων σχηματικής, επιλογής εξαρτημάτων και υπολογισμού προσφοράς/κατανάλωσης με AI και διασταυρούμενη επικύρωση με φύλλο δεδομένων
- Δυνατότητα αναθεώρησης της διάταξης PCB, της στοίβαξης επιπέδων και των κανόνων ακεραιότητας σήματος με υποστήριξη AI
- Δυνατότητα δοκιμής λύσεων κυκλώματος/διάταξης που προτείνονται από AI με DRC, προσομοίωση και μέτρηση πρωτότυπου
Ένα ηλεκτρονικό προϊόν είναι το προϊόν δύο βασικών σταδίων: σχηματική: η λογική σχεδίαση των εξαρτημάτων και των συνδέσεων και η διάταξη (ο τρόπος με τον οποίο αυτά τα εξαρτήματα είναι φυσικά διατεταγμένα στην πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος). Το διάγραμμα καθορίζει "τι να συνδεθεί"? Το "πού και πώς θα συνδεθεί" καθορίζεται στη διάταξη. Σε αυτήν την ενότητα θα δείτε πώς να χρησιμοποιήσετε την τεχνητή νοημοσύνη ως επιταχυντή και στις δύο φάσεις, αλλά γιατί η τελική απόφαση λαμβάνεται από φύλλο δεδομένων, προσομοίωση, έλεγχος κανόνων σχεδίασης (DRC: Automatic check of manufacturability and electrical rules) και πρωτότυπη μέτρηση. Η βασική ένταση εδώ είναι ότι η τεχνητή νοημοσύνη περιγράφει άπταιστα πώς πρέπει να λειτουργεί ένα κύκλωμα, αλλά δεν μετρά τα πραγματικά όρια των πραγματικών εξαρτημάτων που επιλέγετε και τη φυσική πραγματικότητα της πλακέτας σας.
Όπου η τεχνητή νοημοσύνη είναι ισχυρή στη σχεδίαση κυκλωμάτων
Η τεχνητή νοημοσύνη είναι ισχυρή στο κομμάτι της «σκέψης» του σχεδιασμού: δημιουργία επιλογών τοπολογίας, εξήγηση του τρόπου δημιουργίας ενός μπλοκ, εμφάνιση βημάτων για την εφαρμογή ενός τύπου σε ένα φύλλο δεδομένων και δημιουργία του σκελετού ενός λογαριασμού. Για παράδειγμα, μπορεί να σας δώσει τα βήματα σχεδιασμού ενός διαιρέτη τάσης (ένα απλό κύκλωμα που αναλογεί την τάση εισόδου με δύο αντιστάσεις), ένα φίλτρο χαμηλής διέλευσης ή ένα μπλοκ ενισχυτή op-amp, με τη σειρά. Μπορεί να συζητήσει ποιες ακίδες θα ήταν λογικό να συνδεθούν περιφερειακά ενός μικροελεγκτή, ποιες γραμμές είναι ευαίσθητες στο θόρυβο. Σας βοηθά να δημιουργήσετε ένα δέντρο ισχύος: ένα διάγραμμα που δείχνει από ποιον ρυθμιστή τροφοδοτείται κάθε μπλοκ.
Αλλά εδώ είναι απαραίτητο να κάνουμε μια κρίσιμη διάκριση: Η τιμή της αντίστασης, η τιμή του πυκνωτή ή η επιλογή ρυθμιστή που δίνεται από το AI είναι ένα σημείο εκκίνησης. Η πραγματική τιμή εξαρτάται από την τάση/ρεύμα/ανοχή, το εύρος θερμοκρασίας και το φύλλο δεδομένων του εξαρτήματος που επιλέγετε. Λεπτομέρειες όπως η ισχύς (wattage) μιας αντίστασης, η αντοχή στην τάση και το φαινόμενο πόλωσης DC ενός πυκνωτή (η χωρητικότητά του πέφτει με την εφαρμοζόμενη τάση), η τιμή RDS(on) ενός MOSFET είναι ζωτικής σημασίας για το προϊόν και επαληθεύονται μόνο από το φύλλο δεδομένων.
Υπολογισμός ισχύος και παροχής (ακεραιότητα ισχύος).
Μία από τις πιο συνηθισμένες εργασίες είναι να δημιουργήσετε έναν προϋπολογισμό ισχύος: να προσθέσετε πόσο ρεύμα αντλεί κάθε μπλοκ και να επιλέξετε τον ρυθμιστή και τη διαδρομή τροφοδοσίας ανάλογα. Το AI μπορεί να σας βοηθήσει να ρυθμίσετε αυτόν τον πίνακα, αλλά κάθε τρέχουσα τιμή στις σειρές πρέπει να προέρχεται από το φύλλο δεδομένων αυτού του στοιχείου. Το AI που λέει "συνήθως τραβάει τόσο πολύ" δεν είναι επικύρωση.
Συμβουλή: Ζητήστε από την τεχνητή νοημοσύνη να δημιουργήσει τον πίνακα προϋπολογισμού ισχύος ως "κενό σκελετό" (συστατικό, μπλοκ, ελάχιστο/τυπικό/μέγιστο ρεύμα, στήλη πηγής). Στη συνέχεια, συμπληρώστε κάθε κελί μόνοι σας από το φύλλο δεδομένων. Έτσι η τεχνητή νοημοσύνη εξοικονομεί χρόνο, αλλά δεν συνθέτει αριθμούς.
Η τεχνητή νοημοσύνη μπορεί να σας υπενθυμίσει γενικές αρχές (να τοποθετήσετε όσο το δυνατόν πιο κοντά στο τσιπ, να χρησιμοποιήσετε μικρά και μεγάλα ίχνη, να παραλληλίσετε διαφορετικές τιμές) σχετικά με τους πυκνωτές αποσύνδεσης/παράκαμψης (πυκνωτής αποσύνδεσης: πυκνωτής τοποθετημένος κοντά στο άκρο τροφοδοσίας κάθε τσιπ, ικανοποίηση ξαφνικών απαιτήσεων ρεύματος και καταστολή θορύβου). Ωστόσο, η απάντηση στο ερώτημα πόσες και ποια τιμή εξαρτάται από τη σύσταση στο φύλλο δεδομένων του τσιπ και τη συχνότητα λειτουργίας του.
Ακεραιότητα σήματος στη διάταξη PCB
Η ακεραιότητα του σήματος είναι η ικανότητα ενός σήματος να φτάσει στον προορισμό του χωρίς να παραμορφωθεί στην κάρτα. Τέσσερις έννοιες εμφανίζονται πιο συχνά στο σχεδιασμό υψηλής ταχύτητας:
- Επίπεδο αναφοράς/γείωσης: Το συνεχές στρώμα χαλκού μέσω του οποίου ρέει το ρεύμα επιστροφής του σήματος. Εάν διακοπεί, ο θόρυβος και η ακτινοβολία θα αυξηθούν.
- Διαδρομή επιστροφής: Κάθε ρεύμα σήματος έχει μια διαδρομή επιστροφής. Αυτή η διαδρομή πρέπει να ρέει αδιάκοπα, ακριβώς κάτω από το ίχνος σήματος.
- Crosstalk: Το σήμα ενός κομματιού μεταβαίνει στο γειτονικό κομμάτι. Μειώνεται με την απόσταση μεταξύ τους και την εγγύτητα στο επίπεδο.
- Έλεγχος σύνθετης αντίστασης: Στις γραμμές υψηλής ταχύτητας, το πλάτος του ίχνους και η στοίβαξη του στρώματος (stack-up) υπολογίζονται για την επίτευξη μιας συγκεκριμένης χαρακτηριστικής σύνθετης αντίστασης (π.χ. διαφορικό 50 Ω ή 100 Ω).
Η τεχνητή νοημοσύνη είναι πολύ καλή στο να μετατρέπει αυτές τις αρχές σε λίστα ελέγχου. Μπορείτε να περιγράψετε τη διάταξή σας και να ρωτήσετε "ποιους κινδύνους πρέπει να ελέγξω για την ακεραιότητα του σήματος σε αυτήν τη διάταξη;" Αλλά οι τιμές πλάτους ίχνους, απόστασης και σύνθετης αντίστασης καθορίζονται από το εργαλείο υπολογισμού πεδίου επίλυσης ή γεννήτριας σύμφωνα με την πραγματική στοίβα στρώματος και την ικανότητα του κατασκευαστή της κάρτας σας. Μια τιμή που δίνεται από την τεχνητή νοημοσύνη, όπως "ίχνος 0,3 mm για 50 Ω" πρέπει οπωσδήποτε να επαληθευτεί επειδή εξαρτάται από το πάχος του στρώματος και το υλικό.
τρεις μίνι θήκες
Περίπτωση 1 — Παγίδα μεροληψίας DC. Ένας σχεδιαστής φιλτράρει τη γραμμή 3,3 V με τον προτεινόμενο "κεραμικό πυκνωτή 10 μF, 6,3 V, X7R" της AI. Η κάρτα είναι πιο θορυβώδης από το αναμενόμενο. Κατά τη μέτρηση, φαίνεται ότι αυτός ο πυκνωτής μικρής συσκευασίας χάνει περισσότερο από το ήμισυ της αποτελεσματικής χωρητικότητάς του κάτω από 3,3 V (φαινόμενο πόλωσης DC). Όταν εξετάζεται η καμπύλη χωρητικότητας-τάσης στο φύλλο δεδομένων, φαίνεται ότι η πραγματική τιμή πέφτει στα ~4 μF. Το AI είχε δώσει μια γενική αξία. Η πραγματική συμπεριφορά είναι εμφανής μόνο από την καμπύλη του φύλλου δεδομένων.
Περίπτωση 2 — Περικομμένο επίπεδο εδάφους. Ένας μηχανικός περιγράφει τη διάταξή του στο AI, σημειώνοντας ότι «μια γραμμή σήματος υψηλής ταχύτητας διέρχεται από ένα σχίσμα στο επίπεδο γείωσης από κάτω». Η τεχνητή νοημοσύνη υπενθυμίζει ότι αυτό μπορεί να επιμηκύνει τη διαδρομή επιστροφής και να προκαλέσει ακτινοβολία και θόρυβο και ότι είναι απαραίτητο να μην περάσετε τη γραμμή μέσα από τη σχισμή ή να τοποθετήσετε πυκνωτή γέφυρας. Ο μηχανικός το λαμβάνει αυτό ως προειδοποίηση, επαληθεύει οπτικά τη σχισμή σε μια τρισδιάστατη προβολή της πλακέτας και επαναδρομολογεί τη γραμμή. Εδώ η τεχνητή νοημοσύνη χρησίμευσε ως λίστα ελέγχου. Ο μηχανικός πήρε την απόφαση με μετρήσιμη αιτιολόγηση.
Περίπτωση 3 — Λανθασμένη αντιστοίχιση πακέτων. Ένας ασκούμενος ζητά από την τεχνητή νοημοσύνη να δημιουργήσει ένα "αποτύπωμα" για έναν σύνδεσμο (το μοτίβο νησίδας συγκόλλησης του στοιχείου στον πίνακα). Το AI δίνει μετρήσεις που φαίνονται λογικές. Ο ασκούμενος το χρησιμοποιεί αυτό χωρίς να το συγκρίνει με το μηχανικό σχέδιο του κατασκευαστή. Όταν φτάσουν οι κάρτες, η υποδοχή δεν χωράει. Η σωστή προσέγγιση είναι να επαληθεύεται κάθε αποτύπωμα αυτολεξεί από το επίσημο μηχανικό σχέδιο του κατασκευαστή. Η τεχνητή νοημοσύνη δεν μπορεί ποτέ να σταματήσει την παραγωγή αποτυπώματος από μόνη της.
Αντιγράψιμα πρότυπα προτροπών
POWER BUDGET SKELETON TEMPLATE"Δημιουργήστε έναν κενό σκελετό πίνακα προϋπολογισμού ισχύος για τα ακόλουθα μπλοκ: [λίστα μπλοκ/τσιπ]. Στήλες: στοιχείο, τάση τροφοδοσίας, ελάχιστο/τυπικό/μέγιστο ρεύμα, πηγή (αριθμός σελίδας φύλλου δεδομένων), σημείωση. Αφήστε τις αριθμητικές τιμές ΚΕΝΕΣ. Σημειώστε ότι το σύνολο των δεδομένων πρέπει να συμπληρώνεται από το σύνολο των δεδομένων. και επιλογή ρυθμιστή στο τέλος».
ΠΡΟΤΥΠΟ ΛΙΣΤΑΣ ΕΛΕΓΧΟΥ ΑΚΕΡΑΙΟΤΗΤΑΣ ΣΗΜΑΤΟΣ "Σκεφτείτε την ακόλουθη διάταξη: [περιγραφή πλακέτας; αριθμός στρώσεων, ταχεία γραμμή, ευαίσθητα αναλογικά μπλοκ]. Περιγράψτε τους κινδύνους που πρέπει να ελέγξω για ακεραιότητα σήματος και ακεραιότητα ισχύος, στοιχείο προς στοιχείο: συνέχεια επιπέδου επιπέδου, διαδρομή επιστροφής, αποσύνδεση μέτρησης πυκνωτή. επαληθεύστε τις πληροφορίες για κάθε αντικείμενο.
ΠΡΟΤΥΠΟ ΕΡΩΤΗΣΗΣ ΕΠΙΛΟΓΗΣ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ"Αναφέρετε τις παραμέτρους του φύλλου δεδομένων που πρέπει να ελέγξω όταν επιλέγω ένα στοιχείο για το ακόλουθο μπλοκ: [περιγραφή μπλοκ, π.χ. ρυθμιστής buck]. Για κάθε παράμετρο, γράψτε γιατί είναι σημαντική και υπό ποιες συνθήκες λειτουργίας είναι κρίσιμη (π. φύλλο δεδομένων."
ΠΡΟΤΥΠΟ ΕΞΕΤΑΣΗ ΣΧΗΜΑΤΟΣ"Ελέγξτε τη σχηματική περιγραφή παρακάτω και ζητήστε πιθανά σφάλματα στη μορφή ερώτησης (π.χ. "αυτός ο ακροδέκτης απαιτεί αντίσταση έλξης", "παρέχει ο ρυθμιστής ελάχιστο ρεύμα φορτίου"). ΜΗΝ ΛΕΤΕ απόλυτο αληθές/λάθος. Θα εμφανιστεί μια λίστα ερωτήσεων για να ελέγξω το φύλλο δεδομένων [pastecipe]."
Αδύναμη προτροπή / Ισχυρή προτροπή
ΑΔΥΝΑΤΗ ΠΡΟΤΑΣΗ: "Ποιον πυκνωτή να βάλω για 3,3 V;"
ΙΣΧΥΡΗ ΠΡΟΤΑΣΗ: "Εξηγήστε ποια κριτήρια (χωρητικότητα, περιθώριο αντοχής τάσης, φαινόμενο πόλωσης DC, διηλεκτρικός τύπος
Η αδύναμη προτροπή σας προσκαλεί να δημιουργήσετε μια ενιαία τιμή. Η ισχυρή προτροπή σάς δίνει μια μαρκίζα που κάνει τις σωστές ερωτήσεις.
Επίπεδα επαλήθευσης σε σχέδιο κυκλώματος/PCB
στρώμα
Τι κάνει
Ο ρόλος του AI
Φύλλο δεδομένων
Επιστρέφει τα πραγματικά όρια του στοιχείου
Δημιουργεί λίστα παραμέτρων και ερώτηση
Προσομοίωση (SPICE)
Προβλέπει αριθμητικά τη συμπεριφορά του κυκλώματος
Εγκατάσταση εξόδων και περίγραμμα netlist
DRC/ERC
Κατασκευαστικότητα και έλεγχος ηλεκτρικών κανόνων
Δίνει μια λίστα κανόνων προς έλεγχο
Πρωτοτυπική μέτρηση
Διορθώνει σε πραγματική κάρτα
Συνιστά σχέδιο μέτρησης και σημείο δοκιμής
Προσοχή: Ακόμη και η προσομοίωση SPICE (λύοντας το κύκλωμα με μαθηματικό μοντέλο) είναι τόσο καλή όσο και η ακρίβεια του μοντέλου. Η προσομοίωση που καθιερώθηκε από την τεχνητή νοημοσύνη δεν εγγυάται την πραγματικότητα χωρίς να λαμβάνονται υπόψη τα πραγματικά μοντέλα εξαρτημάτων και τα παρασιτικά αποτελέσματα (αντίσταση/επαγωγή ιχνών).
Συνήθη λάθη
- Μη έλεγχος της τιμής στοιχείου που δίνεται από το AI με το φύλλο δεδομένων. Η προκατάληψη DC, τα όρια θερμοκρασίας και ισχύος είναι καθοριστικά για το προϊόν.
- Λαμβάνοντας υπόψη την αντίσταση/πλάτος ίχνους ανεξάρτητα από τη στοίβαξη στρώσης. Η τιμή ποικίλλει ανάλογα με το υλικό και το πάχος. Το εμβαδόν υπολογίζεται με το εργαλείο επίλυσης/γεννήτριας.
- Μη επαλήθευση του αποτυπώματος με μηχανικό σχέδιο. Λανθασμένο μοτίβο νησίδας συγκόλλησης θα σκουπίσει ολόκληρη την πλακέτα.
- Θεωρώντας ότι ο σχεδιασμός έχει ολοκληρωθεί μόλις περάσει τη ΛΔΚ. Ακόμη και αν εγκριθούν οι κανόνες DRC, η ακεραιότητα του σήματος και η θερμική συμπεριφορά επαληθεύονται χωριστά.
- Τοποθετώντας το αποτέλεσμα SPICE του AI στη θέση του πρωτοτύπου. Μια προσομοίωση είναι μια πρόβλεψη. Ο τελευταίος λόγος είναι η μέτρησή σας.
Συνοπτικά
Σε αυτή τη μονάδα έχετε τοποθετήσει το AI ως επιταχυντή και γεννήτρια λίστας ελέγχου στο διάγραμμα κυκλώματος, τον προϋπολογισμό ισχύος και τη διάταξη PCB. Η τεχνητή νοημοσύνη προτείνει τοπολογία, ικριώματα υπολογισμούς, υπενθυμίζει κινδύνους ακεραιότητας σήματος και δημιουργεί ερωτήσεις ανασκόπησης. Αλλά κάθε τιμή στοιχείου επαληθεύεται από το φύλλο δεδομένων, κάθε τιμή αντίστασης/ιχνηλασίας από τον υπολογισμό της στοίβας στρώσης, κάθε αποτύπωμα από το μηχανικό σχέδιο και κάθε απόφαση σχεδιασμού από τη ΛΔΚ, την προσομοίωση και τη μέτρηση πρωτοτύπου. Χρησιμοποιήστε την τεχνητή νοημοσύνη ως συνεργάτη που «σας κάνει να κάνετε τις σωστές ερωτήσεις» αντί «σας δίνει αριθμούς».
Εργασία εφαρμογής
Επιλέξτε ένα μικρό μπλοκ κυκλώματος (π.χ. ρυθμιστή buck ή διεπαφή αισθητήρα). Αρχικά εξαγάγετε τις παραμέτρους του φύλλου δεδομένων που θα ελέγχονται από το AI με το πρότυπο "Ερώτημα επιλογής στοιχείων". Στη συνέχεια, δημιουργήστε έναν κενό πίνακα με το πρότυπο "Power budget skeleton" και συμπληρώστε τις τιμές για τα δύο στοιχεία από τα πραγματικά φύλλα δεδομένων. Τέλος, χρησιμοποιήστε το πρότυπο «Λίστα ελέγχου ακεραιότητας σήματος» για να απαριθμήσετε τους κινδύνους ανάπτυξης και να γράψετε πώς θα επαληθεύσετε τον καθένα.
λίστα ελέγχου
- [ ] Επαλήθευσα κάθε τιμή στοιχείου AI που προτείνεται από το φύλλο δεδομένων (συμπεριλαμβανομένης της πόλωσης DC, της θερμοκρασίας, της ισχύος).
- [ ] Δεν προσάρμοσα τα ρεύματα στον πίνακα προϋπολογισμού ενέργειας στο AI, αλλά τα συμπλήρωσα από τα φύλλα δεδομένων.
- [ ] Υπολόγισα τις τιμές σύνθετης αντίστασης/πλάτους ίχνους με τη στοίβα στρώματος και το εργαλείο επίλυσης/γεννήτριας πεδίου.
- [ ] Σύγκρισα κάθε αποτύπωμα με το μηχανικό σχέδιο του κατασκευαστή.
- [ ] Σχεδίαζα να επαληθεύσω τη διάταξη με DRC/ERC, προσομοίωση και πρωτότυπο σχέδιο μέτρησης.
- [ ] Επισήμανα την έξοδο AI ως προκαταρκτική προς επαλήθευση, όχι την τελική σχεδίαση.