સર્કિટ ડિઝાઇન અને PCB લેઆઉટ સપોર્ટમાં આર્ટિફિશિયલ ઇન્ટેલિજન્સ

નફો:

• AI સાથે યોજનાકીય, ઘટકોની પસંદગી અને પુરવઠા/વપરાશની ગણતરીના ડ્રાફ્ટને વેગ આપવા અને ડેટા શીટ સાથે ક્રોસ-વેલિડેટ કરવાની ક્ષમતા
• AI સપોર્ટ સાથે PCB લેઆઉટ, લેયર સ્ટેકીંગ અને સિગ્નલ અખંડિતતા નિયમોની સમીક્ષા કરવાની ક્ષમતા
• ડીઆરસી, સિમ્યુલેશન અને પ્રોટોટાઇપ માપન સાથે AI દ્વારા સૂચવવામાં આવેલા સર્કિટ/લેઆઉટ સોલ્યુશન્સનું પરીક્ષણ કરવાની ક્ષમતા

ઇલેક્ટ્રોનિક ઉત્પાદન એ બે મુખ્ય તબક્કાઓનું ઉત્પાદન છે: યોજનાકીય: ઘટકો અને જોડાણો અને લેઆઉટનું તાર્કિક ચિત્ર (જે રીતે આ ઘટકો પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ પર ભૌતિક રીતે ગોઠવાય છે). ડાયાગ્રામ "શું કનેક્ટ કરવું" નક્કી કરે છે; "તે ક્યાં અને કેવી રીતે કનેક્ટ થશે" તે લેઆઉટમાં નિર્ધારિત છે. આ એકમમાં તમે બંને તબક્કામાં AI નો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો તે જોશો, પરંતુ ડેટાશીટ, સિમ્યુલેશન, ડિઝાઇન નિયમ તપાસ (DRC: ઉત્પાદનક્ષમતા અને ઇલેક્ટ્રિકલ નિયમોની સ્વચાલિત તપાસ) અને પ્રોટોટાઇપ માપન દ્વારા શા માટે અંતિમ નિર્ણય લેવામાં આવે છે. અહીં મૂળભૂત તણાવ એ છે કે AI સર્કિટ કેવી રીતે કાર્ય કરવું જોઈએ તે અસ્ખલિત રીતે વર્ણવે છે, પરંતુ તે તમે પસંદ કરો છો તે વાસ્તવિક ઘટકોની વાસ્તવિક મર્યાદાઓ અને તમારા બોર્ડની ભૌતિક વાસ્તવિકતાને માપતું નથી.

જ્યાં AI સર્કિટ ડિઝાઇનમાં મજબૂત છે

AI ડિઝાઇનના "વિચારણા" ભાગ પર મજબૂત છે: ટોપોલોજી વિકલ્પો જનરેટ કરવા, બ્લોક કેવી રીતે બનાવવો તે સમજાવવું, ડેટાશીટમાં ફોર્મ્યુલા લાગુ કરવાનાં પગલાં દર્શાવવા અને એકાઉન્ટનું હાડપિંજર બનાવવું. ઉદાહરણ તરીકે, તે તમને ક્રમમાં વોલ્ટેજ વિભાજક (એક સરળ સર્કિટ જે ઇનપુટ વોલ્ટેજને બે રેઝિસ્ટર સાથે પ્રમાણિત કરે છે), લો-પાસ ફિલ્ટર અથવા ઓપ-એમ્પ એમ્પ્લીફાયર બ્લોકના ડિઝાઇન સ્ટેપ્સ આપી શકે છે. માઇક્રોકન્ટ્રોલરના પેરિફેરલ્સને કનેક્ટ કરવા માટે કઇ પિન અર્થપૂર્ણ છે તેની ચર્ચા કરી શકે છે, કઈ રેખાઓ અવાજ પ્રત્યે સંવેદનશીલ છે. તે તમને પાવર ટ્રી બનાવવામાં મદદ કરે છે: દરેક બ્લોક કયા રેગ્યુલેટરમાંથી ખવડાવવામાં આવે છે તે દર્શાવતો આકૃતિ.

પરંતુ અહીં એક નિર્ણાયક તફાવત કરવો જરૂરી છે: એઆઈ દ્વારા આપવામાં આવેલ રેઝિસ્ટર મૂલ્ય, કેપેસિટર મૂલ્ય અથવા નિયમનકારની પસંદગી એ પ્રારંભિક બિંદુ છે. વાસ્તવિક મૂલ્ય તમારા વોલ્ટેજ/વર્તમાન/સહિષ્ણુતા, તાપમાન શ્રેણી અને તમે પસંદ કરેલ ભાગની ડેટાશીટ પર આધાર રાખે છે. રેઝિસ્ટરની પાવર (વોટેજ), કેપેસિટરની DC બાયસ ઇફેક્ટ (પ્રયોજિત વોલ્ટેજ સાથે તેની ક્ષમતામાં ઘટાડો), MOSFET ની RDS(ઓન) કિંમત જેવી વિગતો, વોલ્ટેજ ટકી શકે છે અને તે ઉત્પાદનમાં મહત્વપૂર્ણ છે અને તે માત્ર ડેટા શીટમાંથી જ ચકાસવામાં આવે છે.

પાવર અને સપ્લાય (પાવર અખંડિતતા) ગણતરી

સૌથી સામાન્ય કાર્યોમાંનું એક પાવર બજેટ બનાવવાનું છે: દરેક બ્લોકમાં કેટલો કરંટ આવે છે તે ઉમેરવું અને તે મુજબ રેગ્યુલેટર અને સપ્લાય પાથ પસંદ કરવો. AI તમને આ કોષ્ટક સેટ કરવામાં મદદ કરી શકે છે, પરંતુ પંક્તિઓમાં દરેક વર્તમાન મૂલ્ય તે ઘટકની ડેટાશીટમાંથી આવવું જોઈએ; AI કહે છે કે "તે સામાન્ય રીતે આટલું ખેંચે છે" એ માન્યતા નથી.

ટીપ: AI પાસે પાવર બજેટ ટેબલને "ખાલી હાડપિંજર" (ઘટક, બ્લોક, લઘુત્તમ/વિશિષ્ટ/મહત્તમ વર્તમાન, સ્ત્રોત કૉલમ) તરીકે બનાવવા માટે કહો. પછી ડેટાશીટમાંથી દરેક સેલ જાતે ભરો. તેથી AI સમય બચાવે છે પરંતુ સંખ્યાઓ બનાવતું નથી.

AI તમને ડીકપલિંગ/બાયપાસ કેપેસિટર્સ (ડિકોપ્લિંગ કેપેસિટર: કેપેસિટર દરેક ચિપના સપ્લાય એન્ડની નજીક મૂકવામાં આવે છે, અચાનક વર્તમાન માંગને સંતોષે છે અને અવાજને દબાવી દે છે) સંબંધિત સામાન્ય સિદ્ધાંતો (શક્ય હોય તેટલું ચિપની નજીક મૂકો, ટૂંકા અને પહોળા નિશાનોનો ઉપયોગ કરો, વિવિધ મૂલ્યોને સમાંતર કરો) યાદ અપાવી શકે છે. જો કે, કેટલા અને કયા મૂલ્યના પ્રશ્નનો જવાબ ચિપની ડેટા શીટમાં ભલામણ અને તેની ઓપરેટિંગ આવર્તન પર આધારિત છે.

PCB લેઆઉટમાં સિગ્નલ અખંડિતતા

સિગ્નલ અખંડિતતા એ કાર્ડ પર વિકૃત થયા વિના સિગ્નલની તેના ગંતવ્ય સુધી પહોંચવાની ક્ષમતા છે. હાઇ-સ્પીડ ડિઝાઇનમાં ચાર ખ્યાલો વારંવાર આવે છે:

• સંદર્ભ/ગ્રાઉન્ડ પ્લેન: સતત કોપર લેયર જેના દ્વારા સિગ્નલનો રીટર્ન કરંટ વહે છે. જો તે વિક્ષેપિત થાય છે, તો અવાજ અને રેડિયેશન વધશે.
• રીટર્ન પાથ: દરેક સિગ્નલ પ્રવાહમાં રીટર્ન પાથ હોય છે; આ પાથ સિગ્નલ ટ્રેસની નીચે, અવિરત વહેવો જોઈએ.
• Crosstalk: એક ટ્રેકનો સિગ્નલ પડોશી ટ્રેક પર જાય છે. તે તેમની વચ્ચેના અંતર અને પ્લેનની નજીકની સાથે ઘટે છે.
• અવબાધ નિયંત્રણ: હાઇ-સ્પીડ લાઇનમાં, ચોક્કસ લાક્ષણિકતા અવબાધ (દા.ત. 50 Ω અથવા 100 Ω વિભેદક) હાંસલ કરવા માટે ટ્રેસ પહોળાઈ અને સ્તર સ્ટેકીંગ (સ્ટેક-અપ) ની ગણતરી કરવામાં આવે છે.

AI આ સિદ્ધાંતોને ચેકલિસ્ટમાં ફેરવવામાં ખૂબ જ સારી છે. તમે તમારા લેઆઉટનું વર્ણન કરી શકો છો અને પૂછી શકો છો કે "આ લેઆઉટમાં સિગ્નલની અખંડિતતા માટે મારે કયા જોખમો તપાસવા જોઈએ?" પરંતુ તમારા કાર્ડના વાસ્તવિક લેયર સ્ટેક અને ઉત્પાદકની ક્ષમતા અનુસાર ફીલ્ડ સોલ્વર અથવા જનરેટર કેલ્ક્યુલેશન ટૂલ દ્વારા ટ્રેસ પહોળાઈ, ક્લિયરન્સ અને ઇમ્પિડન્સ વેલ્યુ નક્કી કરવામાં આવે છે; AI દ્વારા આપવામાં આવેલ મૂલ્ય "50 Ω માટે 0.3 mm ટ્રેસ" ચોક્કસપણે ચકાસવું જોઈએ કારણ કે તે સ્તરની જાડાઈ અને સામગ્રી પર આધારિત છે.

ત્રણ નાના કેસો

કેસ 1 — DC બાયસ ટ્રેપ. ડિઝાઇનર AI ની ભલામણ કરેલ "10 µF, 6.3 V, X7R સિરામિક કેપેસિટર" સાથે 3.3 V લાઇનને ફિલ્ટર કરે છે. કાર્ડ અપેક્ષિત કરતાં વધુ ઘોંઘાટીયા છે. જ્યારે માપવામાં આવે છે, તે જોવામાં આવે છે કે આ નાનું પેકેજ કેપેસિટર તેની અસરકારક ક્ષમતાના અડધા કરતાં વધુ 3.3 V (DC બાયસ ઇફેક્ટ) ની નીચે ગુમાવે છે. જ્યારે ડેટા શીટમાં ક્ષમતા-વોલ્ટેજ વળાંકની તપાસ કરવામાં આવે છે, ત્યારે તે જોવામાં આવે છે કે અસરકારક મૂલ્ય ~4 µF સુધી ઘટી જાય છે. AI એ સામાન્ય મૂલ્ય આપ્યું હતું; વાસ્તવિક વર્તણૂક ફક્ત ડેટાશીટ વળાંકથી જ સ્પષ્ટ થાય છે.

કેસ 2 - કાપવામાં આવેલ ગ્રાઉન્ડ પ્લેન. એક ઈજનેર એઆઈને તેના લેઆઉટનું વર્ણન કરે છે, નોંધ્યું છે કે "હાઈ-સ્પીડ સિગ્નલ લાઇન નીચે ગ્રાઉન્ડ પ્લેનમાં સ્પ્લિટમાંથી પસાર થાય છે." AI યાદ અપાવે છે કે આ રીટર્ન પાથને લંબાવી શકે છે અને કિરણોત્સર્ગ અને ઘોંઘાટનું કારણ બની શકે છે, અને તે જરૂરી છે કે સ્લિટમાંથી લાઇન પસાર ન કરવી અથવા બ્રિજ કેપેસિટર ન મૂકવું. એન્જિનિયર આને ચેતવણી તરીકે લે છે, બોર્ડના 3D વ્યૂમાં સ્લિટને દૃષ્ટિની રીતે ચકાસે છે અને લાઇનને ફરીથી રૂટ કરે છે. અહીં AI એ ચેકલિસ્ટ તરીકે સેવા આપી હતી; એન્જિનિયરે માપી શકાય તેવા સમર્થન સાથે નિર્ણય લીધો હતો.

કેસ 3 - ખોટો પેકેટ મેચ. એક ઇન્ટર્ન એઆઈને કનેક્ટર (બોર્ડ પર ઘટકની સોલ્ડર આઇલેન્ડ પેટર્ન) માટે "પદની છાપ" બનાવવા માટે કહે છે. AI વાજબી લાગે તેવા માપ આપે છે. ઇન્ટર્ન ઉત્પાદકના મિકેનિકલ ડ્રોઇંગ સાથે તેની સરખામણી કર્યા વિના તેનો ઉપયોગ કરે છે; જ્યારે કાર્ડ્સ આવે છે, ત્યારે કનેક્ટર ફિટ થતું નથી. સાચો અભિગમ એ છે કે ઉત્પાદકના અધિકૃત મિકેનિકલ ડ્રોઇંગમાંથી દરેક ફૂટપ્રિન્ટને શબ્દશઃ ચકાસવું; AI પોતાની મેળે ફૂટપ્રિન્ટ ઉત્પાદનને ક્યારેય બંધ કરી શકતું નથી.

નકલ કરી શકાય તેવા પ્રોમ્પ્ટ નમૂનાઓ

પાવર બજેટ સ્કેલેટન ટેમ્પલેટ"નીચેના બ્લોક્સ માટે ખાલી પાવર બજેટ ટેબલ હાડપિંજર બનાવો: [બ્લોક્સ/ચિપ્સની સૂચિ]. કૉલમ: ઘટક, સપ્લાય વોલ્ટેજ, લઘુત્તમ/સામાન્ય/મહત્તમ વર્તમાન, સ્ત્રોત (ડેટાશીટ પૃષ્ઠ નંબર), નોંધ. આંકડાકીય મૂલ્યો છોડો કે જે વર્તમાન ડેટામાં ખાલી ન હોવા જોઈએ; સમજાવો કે અંતે કુલ અને નિયમનકારની પસંદગી માટે મારે શું માર્જિન લેવું જોઈએ."

સિગ્નલ ઇન્ટિગ્રિટી ચેકલિસ્ટ ટેમ્પ્લેટ "નીચેના લેઆઉટને ધ્યાનમાં લો: [બોર્ડ વર્ણન; સ્તરોની સંખ્યા, ફાસ્ટલાઇન્સ, સંવેદનશીલ એનાલોગ બ્લોક્સ]. સિગ્નલ અખંડિતતા અને પાવર અખંડિતતા, આઇટમ દ્વારા આઇટમ: ગ્રાઉન્ડ પ્લેન કન્ટિન્યુટી, રીટર્ન પાથ, ડીકોપલિંગ, ક્રૉસ-પ્લેસિંગ ચેક કરવા માટે જરૂરી જોખમોની રૂપરેખા આપો. હું દરેક આઇટમ માટે માહિતીને માપું/કેવી રીતે ચકાસી શકું' ચોક્કસ ટ્રેસ "પહોળાઈ/અવરોધ મૂલ્ય આપો."

ઘટક પસંદગી પૂછપરછ ટેમ્પલેટ"નીચેના બ્લોક માટે ઘટક પસંદ કરતી વખતે મારે તપાસવા જોઈએ તે ડેટાશીટ પરિમાણોની સૂચિ બનાવો: [બ્લોક વર્ણન, દા.ત. બક રેગ્યુલેટર]. દરેક પરિમાણ માટે, લખો કે તે શા માટે મહત્વપૂર્ણ છે અને કઈ ઓપરેટિંગ સ્થિતિ હેઠળ તે મહત્વપૂર્ણ છે (દા.ત. તાપમાન, ડીસી પૂર્વગ્રહ, ચોક્કસ ભાગ માટે એનડીએસઓટીએમ); ડેટાશીટમાંથી પસંદ કરશે."

સ્કીમ રિવ્યુ ટેમ્પલેટ"નીચેના યોજનાકીય વર્ણનની સમીક્ષા કરો અને પ્રશ્ન સ્વરૂપમાં સંભવિત ભૂલો માટે પૂછો (દા.ત. 'શું આ પિનને પુલ-અપ રેઝિસ્ટરની જરૂર છે', શું રેગ્યુલેટર ન્યૂનતમ લોડ વર્તમાન પ્રદાન કરે છે'). સંપૂર્ણ સાચું/ખોટું કહો નહીં; તે મારા માટે ડેટાની તપાસ કરવા માટે પ્રશ્નોની યાદી પૉપ અપ કરશે.

નબળા પ્રોમ્પ્ટ / મજબૂત પ્રોમ્પ્ટ

નબળા પ્રોમ્પ્ટ: "મારે 3.3 V માટે કયું કેપેસિટર મૂકવું જોઈએ?"

સ્ટ્રોંગ પ્રોમ્પ્ટ: "કયા માપદંડો (ક્ષમતા, વોલ્ટેજ ટકી માર્જિન, ડીસી બાયસ ઇફેક્ટ, ડાઇલેક્ટ્રિક પ્રકાર) સમજાવો

નબળા પ્રોમ્પ્ટ તમને એક મૂલ્ય બનાવવા માટે આમંત્રિત કરે છે; શક્તિશાળી પ્રોમ્પ્ટ તમને એક માર્કી આપે છે જે યોગ્ય પ્રશ્નો પૂછે છે.

સર્કિટ/PCB ડિઝાઇનમાં ચકાસણી સ્તરો

સ્તર

શું કરે છે

AI ની ભૂમિકા

ડેટાશીટ

ઘટકની વાસ્તવિક સીમાઓ પરત કરે છે

પરિમાણ યાદી અને પ્રશ્ન જનરેટ કરે છે

સિમ્યુલેશન (SPICE)

સંખ્યાત્મક રીતે સર્કિટ વર્તનની આગાહી કરે છે

આઉટપુટ ઇન્સ્ટોલેશન અને નેટલિસ્ટ રૂપરેખા

DRC/ERC

ઉત્પાદનક્ષમતા અને વિદ્યુત નિયમની ચકાસણી

તપાસવા માટેના નિયમોની યાદી આપે છે

પ્રોટોટાઇપ માપન

વાસ્તવિક કાર્ડ પર સુધારે છે

માપન યોજના અને પરીક્ષણ બિંદુની ભલામણ કરે છે

સાવધાન: SPICE સિમ્યુલેશન (ગાણિતિક મોડલ વડે સર્કિટ ઉકેલવું) પણ મોડેલની ચોકસાઈ જેટલી જ સારી છે. AI દ્વારા સ્થાપિત સિમ્યુલેશન વાસ્તવિક ઘટક મોડેલો અને પરોપજીવી અસરો (ટ્રેસ્સના પ્રતિકાર/ઇન્ડક્ટન્સ) માટે એકાઉન્ટિંગ વિના વાસ્તવિકતાની બાંયધરી આપતું નથી.

સામાન્ય ભૂલો

• ડેટાશીટ સાથે AI દ્વારા આપવામાં આવેલ ઘટક મૂલ્યની તપાસ ન કરવી. ડીસી પૂર્વગ્રહ, તાપમાન અને શક્તિ મર્યાદા ઉત્પાદન માટે નિર્ણાયક છે.
• લેયર સ્ટેકીંગથી સ્વતંત્ર અવબાધ/ટ્રેસ પહોળાઈને ધ્યાનમાં લેતા. મૂલ્ય સામગ્રી અને જાડાઈ સાથે બદલાય છે; સોલ્વર/જનરેટર ટૂલ વડે વિસ્તારની ગણતરી કરવામાં આવે છે.
• મિકેનિકલ ડ્રોઇંગ વડે ફૂટપ્રિન્ટની ચકાસણી ન કરવી. ખોટી સોલ્ડર આઇલેન્ડ પેટર્ન સમગ્ર બોર્ડને કચરાપેટીમાં નાખશે.
• ડીઆરસી પસાર કર્યા પછી ડિઝાઇન સમાપ્ત થઈ જાય તે ધ્યાનમાં લેવું. જો DRC નિયમો પસાર કરવામાં આવે તો પણ, સિગ્નલની અખંડિતતા અને થર્મલ વર્તન અલગથી ચકાસવામાં આવે છે.
• પ્રોટોટાઇપની જગ્યાએ AI ના SPICE પરિણામ મૂકવું. સિમ્યુલેશન એ આગાહી છે; અંતિમ કહેવું તમારું માપ છે.

સારાંશમાં

આ યુનિટમાં તમે સર્કિટ ડાયાગ્રામ, પાવર બજેટ અને PCB લેઆઉટમાં AI ને એક્સિલરેટર અને ચેકલિસ્ટ જનરેટર તરીકે સ્થાન આપ્યું છે. AI ટોપોલોજી, સ્કેફોલ્ડ્સ ગણતરીઓ, સિગ્નલ અખંડિતતાના જોખમોની યાદ અપાવે છે અને સમીક્ષા પ્રશ્નો જનરેટ કરે છે. પરંતુ દરેક ઘટક મૂલ્ય ડેટા શીટમાંથી ચકાસવામાં આવે છે, સ્તર સ્ટેક ગણતરીમાંથી દરેક અવબાધ/ટ્રેસ મૂલ્ય, મિકેનિકલ ડ્રોઇંગમાંથી દરેક ફૂટપ્રિન્ટ અને DRC, સિમ્યુલેશન અને પ્રોટોટાઇપ માપનમાંથી દરેક ડિઝાઇન નિર્ણય. ભાગીદાર તરીકે AI નો ઉપયોગ કરો જે "તમને નંબરો આપે છે" ને બદલે "તમને યોગ્ય પ્રશ્નો પૂછે છે".

એપ્લિકેશન કાર્ય

એક નાનો સર્કિટ બ્લોક પસંદ કરો (દા.ત. બક રેગ્યુલેટર અથવા સેન્સર ઈન્ટરફેસ). પ્રથમ "ઘટક પસંદગી ક્વેરી" ટેમ્પલેટ સાથે AI માંથી નિયંત્રિત કરવા માટે ડેટાશીટ પરિમાણોને બહાર કાઢો. પછી "પાવર બજેટ સ્કેલેટન" ટેમ્પલેટ સાથે ખાલી ટેબલ સેટ કરો અને વાસ્તવિક ડેટાશીટમાંથી બે ઘટકો માટે મૂલ્યો ભરો. છેલ્લે, જમાવટના જોખમોની સૂચિ બનાવવા માટે "સિગ્નલ અખંડિતતા ચેકલિસ્ટ" નમૂનાનો ઉપયોગ કરો અને લખો કે તમે દરેકને કેવી રીતે ચકાસશો.

ચેકલિસ્ટ

• [ ] મેં ડેટાશીટ (DC પૂર્વગ્રહ, તાપમાન, પાવર સહિત)માંથી સૂચવેલ દરેક ઘટક મૂલ્ય AIની ચકાસણી કરી.
• [ ] મેં પાવર બજેટ કોષ્ટકમાંના પ્રવાહોને AI સાથે અનુકૂલિત કર્યા નથી, પરંતુ તેમને ડેટા શીટ્સમાંથી ભર્યા છે.
• [ ] મેં લેયર સ્ટેક અને ફીલ્ડ સોલ્વર/જનરેટર ટૂલ વડે ઈમ્પીડેન્સ/ટ્રેસ પહોળાઈના મૂલ્યોની ગણતરી કરી.
• [ ] મેં દરેક ફૂટપ્રિન્ટની સરખામણી ઉત્પાદકના યાંત્રિક ચિત્ર સાથે કરી.
• [ ] મેં DRC/ERC, સિમ્યુલેશન અને પ્રોટોટાઇપ માપન યોજના સાથે લેઆઉટને ચકાસવાનું આયોજન કર્યું છે.
• [ ] મેં AI આઉટપુટને ચકાસવા માટે પ્રારંભિક તરીકે ચિહ્નિત કર્યું છે, અંતિમ ડિઝાઇન નહીં.