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--- learntodesignpcb3 [2019/05/22 01:32]
gongyu [选用渠道]
+++ learntodesignpcb3 [2019/05/23 00:17] (当前版本)
gongyu
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-## 第二章：关键元器件的选用
+## 第三章：数据手册的阅读
-### 元器件的选用原则
+PCB设计中非常有挑战但又跳不过去的一个坎就是根据元器件的数据手册进行建库（原理图符号库和PCB封装库）、重要信号的外围元器件布局以及布线，不幸的是99%的可能性 - 你用到的元器件只有英文的数据手册，而且还是上百页，如何高效地阅读英文数据手册并能够在很短的时间内迅速提取与设计相关的重要信息是非常重要而且是必备的技能。
-硬件工程师设计产品最重要的一个环节就是选择适合自己项目的元器件，面对这么多的供应商的比较雷同的型号，选择的原则是什么呢？大概总结以下：
-  * 首先要满足功能的要求 - 满足项目需要的某一项功能可能需要单颗的元器件，也可能是通过多个器件的组合来实现，要综合考虑系统成本、供电、板卡面积的需求、供货情况等等；
-  * 一定要满足性能要求 - 系统的灵敏度、动态范围、对噪声的要求是否能保证？
-  * 是否是合适的封装 - 很多器件同一个型号有多种不同的封装，在选型的时候要根据系统的成本、板卡的物理尺寸、功耗、接口、加工可行性等因素进行综合考虑；
-  * 容易使用 - 器件的成熟度、焊接调试的难度、技术支持、资料、配套的环境等都是需要考虑的，尽可能降低项目开发的风险，缩短产品的上市时间；
-  * 前期项目和团队的其它产品用到的器件：这样可以降低设计的风险、采购的成本以及元器件库存管理的成本；
-  * 从众 - 用的人越多，风险越小。多数人验证过的元器件一定是Bug最少或者已经被彻底解决了的；能够找到的资料也多；供货也充分，当然价格也会比较低，比如主流机顶盒/路由器厂商用的DRAM，运放、电源变换芯片等。大家可以参考我们前期发布的基于Findchips和Datasheet5整理出来的经典器件列表；
-  * 性价比高 - 不要最好，只要合适的，因为你做的产品一定要有市场竞争力。充分考虑你项目中需要的功能要求、性能要求，在满足这些要求的前提下选用“刚刚好”的器件，比如FPGA器件，你可以用很高速、海量资源的器件，但可能80%的资源都用不到，导致系统的成本增加。要记住，我们要考虑的不只是一个器件的采购成本，更重要的是系统在批量生产的时候的整体成本，同时包括了配套的外围器件的成本、加工成本、开发工具的成本等等；
-  * 供货渠道有保障：再好的设计，如果器件买不到或者供货出现了延误，你的项目也就给耽误了，前功尽弃，因此在选择器件的时候一定要调查清楚，并在完成原理图设计的同时开始元器件的订购；
-  * 注意原厂的停产通知 - 技术的发展是建立在产品的不断更新换代上的，因此很多器件都会被新出的功能/性能更强大、集成度更高、价格更便宜的型号替代，要密切注意器件厂商网上公布的器件停产的通知，不要选用那些厂商出了更优的替代型号且对这个器件已经发了停产通知的器件；
-  * 能找到可替代型号- 任何时候都不要一棵树上吊死，一定要有备用方案，尽量选择能够找到3F（Formfact Function，管脚和功能）都相同的替代型号的器件，这些信息如何获取？可以上bom2buy网站，搜索你用的器件，可以找到系统推荐的替代型号；
-以上是通用的规则，针对不同功能的器件比如MCU、FPGA、ADC/DAC、电源管理还有具体的选用原则，
+### 3.1 数据手册一定要看英文、正确版本的
-### 选用渠道
+有的工程师说 - 我有翻译工具可以将数据手册翻译成中文。听我的 - 最好用英语看原汁原味的资料，原因有三：
+  * 你能相信翻译工具的准确性么？这可容不得一丝的错误。我个人的体会，即便是经验丰富的工程师翻译过来的文章，读起来都不如原汁原味的英文好理解，何况机器翻译呢？即便采用了现在牛x哄哄的AI技术，能够达到95%的准确率已经是谢天谢地了，那5%的不准确性会让你吃尽苦头；
+  * 你能确保将来任何时候都能用翻译工具解决你的阅读问题么？就像你已经习惯了戴眼镜，有的时候正好找不到眼镜，你就瞎了。如果你要成为一个优秀的工程师，尤其还期望在企业里不断上升，阅读英文文献是你必须要跨过去的一道坎；
+  * 其实根本不难，你阅读上十几篇数据手册就会发现这玩意很容易 - 专业词汇就那么几个，语法就跟八股一样，很容易举一反三。这么容易的事情没有退缩的理由，勇敢滴克服吧。
-#### 搜索网站 - 根据型号或关键词进行搜索
+假设你愿意挑战自己，坚持用英语来阅读，下一步你要掌握的就是如何在最短的时间内从几十页甚至上百页的数据手册中把你需要的关键信息迅速定位提取出来，就如你从新东方学到的考托福的技巧一样，即便读不懂，也知道如何答题。
-- 行业搜索网站
+厂商的器件手册可能更新过多次，首先要确保你用的数据手册是官方的最终版本，且和你用的元器件相对应。有些不良的数据手册网站，不知从哪里扒的信息，把几年前有错误的PDF数据手册文件也收录了，工程师用的时候没有注意，导致设计中出现了错误，因此一定要到厂商的官网去下载最后版本的数据手册，或者到Datasheet5网站上去查询下载。
-	- www.datasheet5.com
+### 3.2 英文数据手册的重要组成
-	- www.alldatasheets.com
-	- www.octoparts.com
-- 通用搜索引擎
+{{ :ds_p1.png |}} <WRAP centeralign>首页都是关键信息汇总页 </WRAP>
-	- www.bing.com
+所有厂商的产品数据手册都长得一个模子，比如在第一页为基本信息汇总页，大体都是这些信息
-	- www.google.com
+  - 元器件的型号
+  - 简单描述
+  - 功能
+  - 特性
+  - 应用领域
+  - 功能框图
+  - 隐含在特性或描述里面的封装信息
-- 分销商网站
+不信你拿几个厂商的器件数据手册对比一下。
-	- 根据型号进行查询
+第一页非常重要，根据这一页的信息你可以判断这是不是能满足你需要的器件。
-	- 根据器件类别进行查询，然后根据参数进行过滤
-	- 每个分销商的货品是不同的，价格也不相同
-	- 现货价格、库存、参数、数据手册
-	- 主要分销商
-		- www.digikey.com
+有一个页面专门对器件的管脚进行说明的 - 管脚的编号、每个管脚的功能、这些管脚的排列方式、管脚1的位置。很多的器件有多种不同封装，每种封装的管脚排列和功能定义是不同的，一定别弄叉了。
-		- www.mouser.cn
-		- www.element14.com
-		- www.rs-components.com
-		- www.arrow.com
-- 一站式比价网站：www.bom2buy.com
+{{ :ds_p2.png |}} <WRAP centeralign>管脚定义信息页面 </WRAP>
-	- 美国SupplyFrame旗下 www.findchips.com是全球电子行业最大的元器件搜索、比较信息网站，跟全球知名的分销商如Digikey、Mouser、Avnet等都有数据端口的对接，可以实时获取这些分销厂商的价格和库存信息，bom2buy就是基于findchips的数据，专门针对中国地区的制造商、EMS厂商等进行批量货源、价格、库存的查询以及一站式在线购买的服务
+有的器件在肚子上有一个Pad用于散热或者接地，很多工程师在画图的时候把这个Pad给忽略了，导致了性能的下降甚至不能工作。一定要注意这个Pad，并在原理图的符号库以及封装库上反应出来。
-	- 它汇聚了全球主要现货分销商的实时库存和价格信息，并不断加入中国本土原厂、授权分销商的数据
-	- 用户可以批量上传（bom文件或list文件），该平台能够给出最佳的购买组合推荐
-- 原厂的官方网站
+有一些约定俗成的管脚命名，比如Vcc、Vdd等都是指电源（具体是多少V要看数据手册中的说明）、还有CLK（时钟）、CLR（复位）、NC（无连接）、GND（地）等一些常用的信号管脚。
-	- 任何一个半导体原厂如TI、ADI等都会在其官方网站上提供其产品的详细信息，这些网站基本上都是按照“产品”和“应用”两个维度进行展示。这些厂商多数都有中文的页面，并对其内容做了大量的本地化，很多元器件的数据手册也进行了中文化翻译，在浏览这些网站的时候尽可能从其中文界面的URL入手
+{{ :ds_p3.png |}}  <WRAP centeralign> 极限工作条件和推荐工作条件页面 </WRAP>
-	- 查询方式
-		- 可以按照原厂的产品分类逐级检索
+很多人会把这两个给弄混，前者是指器件正常工作不能超过的条件（比如供电电压，如果超过了范围，会损害器件），后者表格中的参数是指让器件正常工作的时候需要的条件，以及在这些条件满足的时候器件的一些关键指标会是什么值。
-		- 可以按照原厂的产品应用逐级检索
-		- 可以按照器件的型号进行搜索，每个网站也都提供搜索功能，如果你知道需要查找的器件的型号或者关键词，可以通过搜索的功能直接找到自己需要的信息
-		- 好处：
-			- 丰富详尽的技术资料、使用指南
+{{ :ds_p4.png |}} <WRAP centeralign> 器件的关键性能和各参数之间的关系曲线 </WRAP>
-			- 常有型号可以申请免费的样片
-			- 信息最准确、权威，很多器件都有不同的版本，在其官网上都会有说明
-			- 越来越多的厂商在其器件信息里面放上了CAD设计库文件，这些CAD的库文件都是原厂经过验证的，可以放心使用
-- 媒体的NPI（新产品介绍）
+这些曲线非常重要，器件在各种外围条件下工作时能够达到的性能指标就在这些表格中体现出来。这些曲线是厂商实测得到，印刷在数据手册的表格中就是能够保证的。
+{{ :ds_p5.png |}} <WRAP centeralign> 器件应用中需要特别注意的地方 </WRAP>
-	- 原厂新推出来的产品
+很多器件会有专门的篇幅详细介绍在应用这个器件的时候如何供电、如何接地、如何提供时钟、如何外接其它器件等等，这在电路原理图设计以及PCB布局布线的时候一定要好好阅读并彻底领会。
-	- 配套的板卡、市场活动、论坛
-	- 主要来源：
-		- 专业媒体的新闻报导
+{{ :ds_p6.png |}} <WRAP centeralign> 器件的封装信息 </WRAP>
-		- 开发板及电子产品评测
+创建该器件的PCB封装库一定要查这个页面，同一个型号的器件不同的封装对应不同的型号尾标，注意别张冠李戴。
-		- 工程师设计分享网站
-		- 在线技术培训网站
-- 其它渠道：
+{{ :ds_p7.png |}} <WRAP centeralign> 元器件布局的设计说明 </WRAP>
-	- 前期的项目团队选用的器件 - 风险小、偏于保守
+{{ :ds_p8.png |}} <WRAP centeralign> 器件之间连接的时序图 </WRAP>
-	- 其它产品的参考、借鉴
-	- 原厂或分销商市场/FAE推荐 - 活动介绍或线下拜访、新产品替代有一定的风险
-	- 技术论坛交流、QQ群、微信群
-最后建议大家多看专业媒体上的广告，以前纸媒的时代我最喜欢翻看的就是产品广告页面，从种能够快速获取很多信息，后来很多项目中的重要核心器件都是通过广告获取的信息。一般广告上的产品都是全球领导的厂商在一段时期重点推的产品，一定是厂商认为在性价比上有市场竞争力的产品，选用这样的产品也会得到厂商的资源支持和保障。
+时序图也非常非常重要啊，尤其是在时序电路的连接时，必须满足传输信号在时序上的要求 - 时钟的最高频率、信号的上升沿、下降沿、建立时间、保持时间等等。比如在你的设计中用到MCU连接SPI外设，如果你不查时序图，极有可能调试好几天都不出正确的结果，因为你没有把收、发两端的时序对应好。
+### 3.3 参考设计的参考
+厂商重要的器件，尤其是MCU、ADC等都会提供参考设计，甚至参考设计板。参考设计的电路图一般在该器件的数据手册尾部都会附上供参考，如果信息量太大，厂商会将这些信息放在网站的独立目录下供下载阅读。
+{{ :ds_p9.png |}} <WRAP centeralign> 原厂提供的器件的参考设计原理图 </WRAP>
+{{ :ds_p10.png |}} <WRAP centeralign> 原厂建议的器件布局布线图 </WRAP>
+厂商的参考设计试图将各种应用场景尽可能多地覆盖到，在自己的设计中要根据实际的情况进行简化和调整，毕竟你要做的是一个产品，要做到性价比尽可能高，有些参考设计中的元器件就可以省略掉或着用其它器件替代，这个过程要慎重，要经过测试对比确定没有问题之后再做调整。
+有些厂商会在其官网或其授权分销商的网站上销售其参考设计、评估板（EvKi 天）或开发板DevKit，这个投入还是值得的，在设计前做好充分的性能和设计的评估能够大大降低后期的风险。如果你跟原厂或他们的分销商的关系比较好的话，一般能够拿到免费的或者借到他们的评估板/开发板。