如何設(shè)計出一款性能穩(wěn)定的電子產(chǎn)品

電子產(chǎn)品穩(wěn)定性的重要性我們已經(jīng)有深刻的認(rèn)識，我們當(dāng)然不希望買到一款每天需要校正的智能手環(huán)，也不希望買到一款容易死機的電子產(chǎn)品。一旦這種情況發(fā)生在我們購買的電子產(chǎn)品中，那么，這款電子產(chǎn)品的命運可能將要到末日，你手中的產(chǎn)品恐怕要在抽屜角落吃灰或者淪為失去使用意義的孩子手中的玩具。

電子產(chǎn)品會產(chǎn)生異常受很多因素的影響，比如ESD，EMI或者原理設(shè)計缺陷等。那么如何設(shè)計出一款性能穩(wěn)定的電子產(chǎn)品，需要注意一下幾個方面。

第一、消除原理設(shè)計性缺陷

這部分非常重要，特別是在外部接口電路需要低功耗設(shè)計的時候，就應(yīng)該更加注意，比如一個按鍵，在平時設(shè)計的時候，通常設(shè)計為上拉至VDD，但是在低功耗設(shè)計時，需要將其接GND，當(dāng)有動作時上拉至VDD。

除了要針對產(chǎn)品特性設(shè)計原理圖之外，還要助于元件的選擇。比如封裝，功耗，工作環(huán)境等都是需要考慮的。

第二、 合理布局

這部分就是一個技術(shù)或者說是一個藝術(shù)問題了。合理的布局要求合理安排系統(tǒng)設(shè)備內(nèi)各個單元之間的連接，位置和如何走線。需要注意的地方是高速低俗分開，模擬數(shù)字分開，干擾產(chǎn)生源遠離核心元件。注意高頻連線盡量短，接地電阻盡量小，相信這對于電子工程師來說，是一卷讀不完的書。這讓我想起一句話：一個性能優(yōu)良的PCB板子是一個好產(chǎn)品，其布局更是一件藝術(shù)品。

第三、 做好屏蔽

平時設(shè)計的低俗PCB不需要做任何屏蔽系統(tǒng)也能正常運轉(zhuǎn)。但是你拆開看看手機，手持機或者其他通訊器材，發(fā)現(xiàn)關(guān)鍵的射頻電路經(jīng)常隱藏在法拉第電籠下面，這就是屏蔽的一種方法。

屏蔽作為抑制輻射干擾的有效辦法，經(jīng)常用在EMI嚴(yán)重的重災(zāi)區(qū)，但是并不是只要采用屏蔽就能很好的解決EMI問題，伴隨的就是接地問題，只有將屏蔽和接地共同使用才能發(fā)揮屏蔽的最大作用。如果沒有接地，那么這個電籠或者成為搜集能量的平板天線而發(fā)射出能量更加巨大的EMI。

屏蔽有電屏蔽、磁屏蔽和電磁屏蔽。不同的屏蔽技術(shù)采用不同的屏蔽設(shè)計方法：

電屏蔽通常選擇銅鋁合金作為屏蔽材料，在高頻屏蔽時需要在屏蔽罩表面鍍銀。對于其形狀，一般選擇盒子狀來獲得好的屏蔽性能。屏蔽罩上盡量不開孔，避免電場能量泄露。如果由于某種原因（散熱）而不得不開孔時，那么開孔的數(shù)量盡量少并且開孔面積盡量少。

學(xué)過電磁場課程的都知道，在低頻磁場中，渦流的屏蔽作用很小，通常需要高磁導(dǎo)率材料進行屏蔽。屏蔽殼越厚，磁導(dǎo)率越高那么磁屏蔽效果越好。磁屏蔽采用鋼板做屏蔽罩，必要時可采用雙層屏蔽。

對于電磁屏蔽可以和電屏蔽采用相同的方法，并依據(jù)實際情況選擇合適的導(dǎo)電襯墊，梳形簧片、屏蔽顯示窗等方法實現(xiàn)電磁密封。

對于屏蔽來說，通常有以下步驟：

第四、做好隔離

對于普通的IO接口，如果需要檢測外部電壓或者開關(guān)狀態(tài)，可直接連接，但是，為了預(yù)防因過流或過壓需要對IO口進行保護，這時可采用IO口隔離的方法，晶體管和光耦的采用不失為一種好方法，另外還有變壓器隔離、元件隔離等方法。

第五、良好接地

關(guān)于接地技術(shù)，詳見：電子設(shè)計不得不說的接地技術(shù)

以上內(nèi)容是在設(shè)計電路和調(diào)試電路中的經(jīng)驗總結(jié)，隨著技術(shù)的發(fā)展相信有更多的方法用于PCB設(shè)計，這也記錄著每一位電子工程師的成長過程。