如何從設計輕松過渡到制造

消費電子行業(yè)的持續(xù)創(chuàng)新熱潮使得消費者們對產(chǎn)品技術改進速度的期望達到一個前所未有的高度。不但產(chǎn)品變得越來越復雜，日益激烈的競爭也大大縮短了典 型的設計周期。因此，如果一個企業(yè)能夠通過高效的設計和測試流程將一個產(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。

雖然完善開發(fā)工藝往往需要企業(yè)進行變革，但工程師也可以采取一些實用的技巧來縮短產(chǎn)品上市時間。本文章不僅探討了如何通過簡單的設計選擇來實現(xiàn)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。三個最重要的最佳實踐包括：

• 可制造性設計和調試
• 編寫可擴展且可復用的測試代碼
• 復制開發(fā)過程中各個階段的物理制造環(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足規(guī)格參 數(shù)。而生產(chǎn)測試的目的是確保產(chǎn)品能夠正確組裝，并且各個組建能夠正常運作。盡管這兩個目的之間存在差異，工程師可以通過精心的設計將驗證測試開發(fā)應用于制 造中。請注意，盡管此處描述的最佳實踐專門應用于射頻產(chǎn)品開發(fā)，但其中的原理適用于任何類型的商業(yè)產(chǎn)品設計。

可制造性設計

在許多企業(yè)中，開發(fā)小組往往到了設計周期的最后環(huán)節(jié)才會考慮生產(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) 測試可能存在的問題。很多時候，如果在設計過程早期就考慮生產(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仿真設備的運行環(huán)境–從而導致更長的測試時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大大增加產(chǎn)品的驗證時間。如果產(chǎn)品的初始設計沒有包含非信令模式，工程師將 不得不以更昂貴的成本來測試無線電，同時基站的仿真進程也會大大減慢。因此，通過在產(chǎn)品的初始設計中添加關鍵控制電路，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間。

減少潛在生產(chǎn)問題的一種最簡單的方法是嚴格遵守設計規(guī)則，如元件間距、“排除區(qū)域”以 及正確的焊盤形狀，以防止出現(xiàn)元件”立起”。PCB制造商和芯片制造商通常會提供設計規(guī)則檢查軟件，以確保設計的產(chǎn)品可實際投入制造。從最初的電路布局開 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始重視設計規(guī)則，但這一延遲往往使得更改變得更加難以實現(xiàn)。另一方面，從 初始設計就開始重視設計規(guī)則的工程師將會設計出更可靠的產(chǎn)品，也更容易從設計過渡到生產(chǎn)。

探測和調試

如果要在復雜的設計中確定潛在的制造問題，一個實用技巧是使用正確的調試和測試接口。工程師通常可以通過兩種主要方法來提高其電路測試、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。另一種方法是在進行初始設計的同時開發(fā)生產(chǎn)級測試夾具，以確保更多的可重復驗證測量。

在開發(fā)過程中，工程師經(jīng)常使用手動探針來排除電路故障。但是，手動探針經(jīng)常會產(chǎn)生測量誤差，并且可能會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，為工程師提供產(chǎn)品性能的詳細信息是至關重要的。因此，設計人員必須考慮如何以可重復的方式來探測系統(tǒng)的性能，同時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圖案，則探針可作為一個可行的解決方案。對于低頻率（低于100 MHz）應用，設計者經(jīng)常使用“彈簧”式探針來測量特定PCB印制線的信號。這些探針因其彈簧機械作用（類似于彈簧單高蹺）而得名，與合適的探針墊片一起 使用時效果非常好。但是對于RF頻率應用，彈簧式探針及焊盤墊很容易受到一系列高頻相關寄生行為的影響，這些行為可能會影響阻抗匹配和插入損耗等電氣性能。