如何從設計輕松過(guò)渡到制造

消費電子行業(yè)的持續創(chuàng )新熱潮使得消費者們對產(chǎn)品技術(shù)改進(jìn)速度的期望達到一個(gè)前所未有的高度。不但產(chǎn)品變得越來(lái)越復雜，日益激烈的競爭也大大縮短了典 型的設計周期。因此，如果一個(gè)企業(yè)能夠通過(guò)高效的設計和測試流程將一個(gè)產(chǎn)品從原理圖轉變?yōu)楫a(chǎn)品，那么它就具有了行業(yè)的競爭優(yōu)勢。

雖然完善開(kāi)發(fā)工藝往往需要企業(yè)進(jìn)行變革，但工程師也可以采取一些實(shí)用的技巧來(lái)縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。本文章不僅探討了如何通過(guò)簡(jiǎn)單的設計選擇來(lái)實(shí)現更佳的制造工藝，也討論了如何慎重地選擇測試軟件和硬件。三個(gè)最重要的最佳實(shí)踐包括：

• 可制造性設計和調試
• 編寫(xiě)可擴展且可復用的測試代碼
• 復制開(kāi)發(fā)過(guò)程中各個(gè)階段的物理制造環(huán)境

為了了解從產(chǎn)品設計到產(chǎn)品測試的最佳實(shí)踐，我們必須考慮到生產(chǎn)測試目的往往與設計驗證目的大相徑庭。設計驗證測試是為了驗證產(chǎn)品在各種操作條件下滿(mǎn)足規格參 數。而生產(chǎn)測試的目的是確保產(chǎn)品能夠正確組裝，并且各個(gè)組建能夠正常運作。盡管這兩個(gè)目的之間存在差異，工程師可以通過(guò)精心的設計將驗證測試開(kāi)發(fā)應用于制 造中。請注意，盡管此處描述的最佳實(shí)踐專(zhuān)門(mén)應用于射頻產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，但其中的原理適用于任何類(lèi)型的商業(yè)產(chǎn)品設計。

可制造性設計

在許多企業(yè)中，開(kāi)發(fā)小組往往到了設計周期的最后環(huán)節才會(huì )考慮生產(chǎn)測試。然而，為了在生產(chǎn)中也能夠利用設計階段的一些成果，設計人員必須從設計初期就預期生產(chǎn) 測試可能存在的問(wèn)題。很多時(shí)候，如果在設計過(guò)程早期就考慮生產(chǎn)測試，就可對測試信號/電路的布局和接入做出更加合適的決策，從而減少驗證和生產(chǎn)測試的總體成本。

例如，在產(chǎn)品的初始設計中添加高度集成的ASIC等控制電路往往是非常困難的。這使得需要用昂貴的測試設備來(lái)仿真設備的運行環(huán)境–從而導致更長(cháng)的測試時(shí)間和更昂貴的測試成本。例如，手機芯片缺乏非信令模式將會(huì )大大增加產(chǎn)品的驗證時(shí)間。如果產(chǎn)品的初始設計沒(méi)有包含非信令模式，工程師將 不得不以更昂貴的成本來(lái)測試無(wú)線(xiàn)電，同時(shí)基站的仿真進(jìn)程也會(huì )大大減慢。因此，通過(guò)在產(chǎn)品的初始設計中添加關(guān)鍵控制電路，工程師使用信號發(fā)生器和信號分析儀 等成本較低的測試設備就能能夠縮短驗證所需要的時(shí)間。

減少潛在生產(chǎn)問(wèn)題的一種最簡(jiǎn)單的方法是嚴格遵守設計規則，如元件間距、“排除區域”以 及正確的焊盤(pán)形狀，以防止出現元件”立起”。PCB制造商和芯片制造商通常會(huì )提供設計規則檢查軟件，以確保設計的產(chǎn)品可實(shí)際投入制造。從最初的電路布局開(kāi) 始就一直遵循這些設計準則是非常重要的。盡管設計人員通常趨向于到了后期設計才開(kāi)始重視設計規則，但這一延遲往往使得更改變得更加難以實(shí)現。另一方面，從 初始設計就開(kāi)始重視設計規則的工程師將會(huì )設計出更可靠的產(chǎn)品，也更容易從設計過(guò)渡到生產(chǎn)。

探測和調試

如果要在復雜的設計中確定潛在的制造問(wèn)題，一個(gè)實(shí)用技巧是使用正確的調試和測試接口。工程師通?？梢酝ㄟ^(guò)兩種主要方法來(lái)提高其電路測試、調試或故障排除能 力。一種方法是在產(chǎn)品設計中添加探針墊片和各種測試接口。另一種方法是在進(jìn)行初始設計的同時(shí)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)級測試夾具，以確保更多的可重復驗證測量。

在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，工程師經(jīng)常使用手動(dòng)探針來(lái)排除電路故障。但是，手動(dòng)探針經(jīng)常會(huì )產(chǎn)生測量誤差，并且可能會(huì )導致工程師對電路性能作出不正確的假設。在設計和制造 時(shí)，為工程師提供產(chǎn)品性能的詳細信息是至關(guān)重要的。因此，設計人員必須考慮如何以可重復的方式來(lái)探測系統的性能，同時(shí)對電路的阻抗影響最小。在設計初期考 慮探測需求可幫助確保電路布局和元器件的放置方便工程師進(jìn)行正確的性能探測。

工程師由于成本原因往往不愿意使用板卡間連接器。如果工程師考 慮到衰減因素，并使用正確的探針和焊盤(pán)圖案，則探針可作為一個(gè)可行的解決方案。對于低頻率（低于100 MHz）應用，設計者經(jīng)常使用“彈簧”式探針來(lái)測量特定PCB印制線(xiàn)的信號。這些探針因其彈簧機械作用（類(lèi)似于彈簧單高蹺）而得名，與合適的探針墊片一起 使用時(shí)效果非常好。但是對于RF頻率應用，彈簧式探針及焊盤(pán)墊很容易受到一系列高頻相關(guān)寄生行為的影響，這些行為可能會(huì )影響阻抗匹配和插入損耗等電氣性能。