电路设计漫谈

.精选范本做了若干年的电子系统预设。所涉领域有数字通信，数据交换机，模拟电路，芯片预设等等。有些感慨逐渐写出来灌灌水，博大家一笑。

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第一回：境界层数

传统的武功都分若干层，仿佛大多是7-9层吧，呵呵。这电路预设的功力也同样，印象中有dx分过4-9层。俺这也不免俗，根据自己的经验把它分成了5层。

第1层：初步入门。做什么都难。大多时间是借鉴前人或能找到的预设。仿造的过程当中来理解电路的架构类型。能拿到一个可直接用的电路很兴奋。经常看些2-3流杂志上的实际例子。做些笔记什么的。经常到场各类会议讲座。预设出来的板子一堆飞线。总是疑惑为啥电路图或者思维规律预设同样，怎么出来的性能总比不上原预设。

第2层：做了几年后有了感觉。了解了电路预设需要遵循的一些实际原则。开始能独立完成一个系统，即使是新的算法或者协议也能实现。预设一个电路有点随心所欲。感觉这电路预设也就那么会事，什么东西只要有时间都能做出来。但细节的思量不周到（细节这个词可能有误导，实在并不像字面儿那样子简略）。做出的东西持久稳定性和可靠性不见得抱负。

第3层：感觉做什么都要慎重。再简略的东西预设好了，成为批量生产的可靠产品都不容易。即使做个分频器也要分析半天。不管大小project都先仔细做architecturespec，都想事前先做仿真。注重步和谐过程的严谨。以一种敬畏的态度对待大大小小的预设项目。

知道了R和D的不同。明白做个项目主要80的部分用20的时间就可完成。而余下的20要花80的时间。当别人说这个项目简略花没完多少时间时，也不愿意与其争论。

第4层

常回过甚来看看以前的教本。比如电磁学上电容的原理。有了些以前不管上课还是应历时没有过的领悟。

注重可反复性预设，实验成果跟仿真的比较。积累仿真与实现一致性的经验。

能准确捉住一个项目的框架结构，主要的和需要仔细分析对待的部分。并能分清哪些可以不用花太多时间和精神。

开始琢磨一些新的协议或者想独自创造点什么。

第5层：只是一个工具和过程,用它来挣钱养家。跟去养猪种菜同样，是谋生或者用来创业的一个手段

开始研究电子管，做点自己喜欢的东西

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第二回：需要仿真吗，仿真怎么不管用？

早期预设电路时没有仿真这个概念，尤其是低速数字预设时。并不是这个不重要。感觉到仿真的重要

性是在预设一个3GHz速率的电路时。

大多数情况下，或者初次使用仿真时总是感觉仿真的成果跟最后的实验对不上。尤其在做模拟电路的

仿真时，比如运放等组成的放大电路。这实在不是仿真的疑难题目而是1）model的准确性2）对实际电

路的描写。

第一个比较容易理解。一个仿真是否可靠，与使用的model直接相关。你怎么描写电阻？电阻在你眼

里是否就是一个R值？实在电阻是有寄生电感和电容的。电容有leadinductance和shuntresistance

。有做RF的人讲如果不是将每个没用过的电阻电容实验一下，就不敢用它做预设或者用它的标准

model做仿真。

你怎么看待电路图？电路图是否代表了所有预设信息？不似的。电路图只是给你了一个所有集中参数

元件的毗连顺序。大家知道电路的本色是用电场和磁场描写的。而电场和磁场的互动跟带着她们

物体（元器件）的空间相对位置有关。也就是这些元器件的摆放位置，方向，和公用的通路（地，电

源）会对电磁场的行为产生影响。所以一个电路图只是带着了有限的预设信息，至少不是全部！

具体来说，每个信号loop的大小和互动，在公用通路上的相互耦合，电感等元件产生的磁场对其

他电路的影响，大信号（比如控制的输出）对小信号（被检验测定的弱信号）回路的影响，等等都是应该

思量的。有时大家在纠缠数模混合预设是否该分地和怎么分，实在你把每个信号都看成有一个loop，

该loop会影响别人，也会被别人影响，分析起来就清晰多了。地和电源符号的使用往往使预设者纰漏

的这一因素。

一般做仿真会从电路图开始编著仿真的描叙。更有甚者有的人想用自动软件直接从电路图得到spice

的网表。实在电路图并没有告诉你元器件是怎样毗连的，除了告诉你她们的毗连顺序外。电路图上表

示的是一根线，虽然你做仿真时已经思量到了一个trace可以用传道输送线来描写。但在不同频率下介电

常数不是个常量，趋肤效应使得高频下的tracethickness发生了变化。过孔对高频影响最甚，过孔

的model迄今也没个精确的数学模子。过孔中non-functionalpad产生的寄生电容，你是否想着

model了？viastub呢？记得几年前公司招一小我私人对他面试，他说起他的博士论文就是研究过孔的model。

所以仿真不是一个简略的事情。专业的公司有专门的modeling和仿真的工程师。做仿真不是学会了用

仿真软件就可以做的。就像比尔盖茨用basic能写出MS来同样。

当你仿真的成果跟最后实验纷歧致时，可以思量一下上面提到的两个疑难题目。有篇文章说，一个简略的

放大电路，在一般人眼里是几个电阻和一个运放器件。在一个有经验的工程师眼中是一个有若干传道输送

线，寄生参数，干扰源，干扰回路，以及非线性的复杂网络。当你看到电路图背后隐含的那些复杂网

络时，做仿真才能对你有帮忙。

另外两点：

1）仿真不能替你预设电路，它只能证验你的预设和你期待的成果是否相符

2）仿真不只是证验工具，它的终极目的是代替大部分实验台的作用

通常的预设流程是预设电路，仿真，实现，实验。当你发现实验成果跟仿真不相符时，你可能接

下就修改电路版上的电路，加点电容拉，去掉噪声了，调整放大倍数拉，使得最后得到你的指标。然

后就去修改电路图，再制版去了。且慢！这时你可能丢掉了一次非常贵重的使你的程度提高到另一层

次的机会！

正确的做法是实验成果与仿真不相符时，在确认不是制造和实验引起的之后，a）先根

据实际情况调试你的仿真（可能是模子，可能是对实现的描写）使得仿真跟实验在估计的误差以内

b)在仿真平台上调试你的预设，使得达到预期指标的仿真成果c）根据仿真所做的修改来响应调试实

际电路达到预期的指标。以上3步可能要需要有几个来回。如许最后做到仿真和实际实验一直后，你

就积累了完全描写这个预设的仿真常识库和经验。下次做类似预设时，大大提高了你的一次预设成功

率。最后的目的是达到在工作站上进行预设和调试，而不是在LAB的实验台上。

话是这么说，可有多少人这么做，有多少人相信这么做有价值呢？进度的压力，懒惰的惯性，认识的

深度。。。。。。所以大侠永恒是少量，呵呵。

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第三回：数字与模拟，从事哪一行？

数字化是成长的趋势。从磁带到CDMP3，从模拟电视机到HDTV，模拟通信到数字通信。电路预设也是同样，越来越多的是数字电路。但大家可能都明白，一是模拟永恒省略没完，因为现实世界的物理量和咱们的感知都是模拟量。所以要完整掌握一个系统的预设，模拟数字都需要。第二点：随之数字化的频率越来越高，所说的的数字信号也要以模拟电路的预设原则来对待。即使是低频数字信号，如果它的变化沿很快，所隐含的高频分量也非常丰富，还是要作为模拟信号来对待。通信协议的第一层都是模拟的技能来实现。

数字预设的第一层次是对系统实现和思维规律的掌握。各类预设要领系统级的如各类总线技能，MCU系统，电源系统，互联系统，时钟处置惩罚，背板等。芯片级的预设如statemachine，pipeline，FIFO，Queue等。感觉数字通信中主要是对帧和系统同步等的操作。数字交换机主要的是对memory的操作。办理用memory组成各类table，queue，FIFO，buffer等。

第二层次可能是对算法和协议的理解与实现。这时你可能对思维规律预设已经得心应手了。主要的是在一定的cost下实现某个算法或协议。容易纰漏的可能是可实验性和可诊断性的预设。

初步进入职场的话，数字比较容易点。懂点数字思维规律，MCU的编程就可找到不少的饭碗机会。

感觉做一个及格的模拟预设工程师需要更多的锤炼。并不是说数字预设容易。数字预设可能最后是复杂性，性能与cost的平衡，功耗，算法协议的有效和可靠性等层次的疑难题目。在具体的思维规律层面和实现层面作为预设工程师要么没太多再发挥的余地，要么不需要介入太深（上一回说的simulation的因素不计算在内）。而模拟可能一直得与基本层面的疑难题目交道，比如材料特性，性能的trade-off，电路结构，实现方式，新鲜有效的电路形式，布线等等。跟着半导体工艺的不断前进，对数字预设工程师的影响相对小些。而对模拟预设的影响有时是基本的。迄今你还可以就运放，ADC，PLL等基本器件的实现在IEEE上揭晓论文或去做博士研究。除了严谨的训练外，经验的积累在模拟预设中的作用不容忽视。论坛上有几篇比较好的经验总结的帖子。在这援用一下。

/bbs/viewthread.php?tid=168032&page=1#pid2249736

/bbs/viewthread.php?tid=140700&page=3#pid1842540

(直接看25楼）

模拟和数字有时也没有一个清晰的分界点。ADC有人就用lousy的analog电路，然后通过数字算法提高其精度。delta-sigma的ADC也是利用了over-sampling和DSP的算法来减低噪声。

如果说非高速（这个点各有理解）数字电路凭经验可以直接预设电路的话，模拟电路如果不做仿真可能就不是严峻的预设。

倘使一生都从事电路方面的技能工作，似乎掌握一些模拟的技能比较有价值。年青的厥后者在数字预设方面比较容易上手而达到某个程度，而在模拟领域可能需要侵淫更久的时间。固然，国内的公司对大多人来说技能只是个台阶，做到一定程度要么转行要么去做办理（官）。没有一个合理的价值体系，技能的积累和重视人才只是虚假的空口说。像IBM,CISCO，INTEL，HP，TEK等公司，她们有跟办理阶层相对应的技能进阶体系。最后技能职位的地位和利益不亚于对应的办理高位。如许就拥有了一批喜欢和愿意从事技能的人才，也使得她们有涓滴不逊色的利益包管。

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第四回：进修有感

电子这行业成长太快，你在大学学的内容大概没几年就分歧当时的需要了。更别说不少大学的课程和老师也过时的得很。工作几年后，甚至一工作就有去进修的必要

进修有多种方式。1）自己看书啃2）上培养训练班3）在公司跟老一辈进修，等等。各有好处害处。

自己看书可以掌握进度，专攻急需的部分。像当年林总提的学毛语录那样子：活学活用，急用先学，立竿见影。切实避免从头看到尾，只学不用。小我私人的体会是对那些顿时用不到的先别花太多时间，大概其了解就行。要把今朝需要的研究深刻，并且顿时试验。否则花了时间不说，过几年再历时还得从头学起，因为只看不用没啥作用。看书必得找真正有实践经验的大侠写的书。那些只是会写文章没做过项目产品的人写的，最佳敬而远之：一堆书公式数学，什么都谈的很深很细，但没有重点。实在看书不比研究相关公司applicationengineer写的applicationnote。那些东西的价值和实用性很高。固然又有应用的经验，又能上涨到理论分析的dx们的著作另当别论。

上培养训练班，若是有实践经验的人讲的话，还是颇有价值的。价值在于你可以得到他的经验，并与之切磋。有时几分钟的切磋和QA比起你自己探索很久来的有价值。如果做IC之类的预设的话，强烈提议大家思量在网上上一下伯克利的IC课程。近代EDA和IC预设，该校是圣地。那些老师们和电子技能一起走过来的，她们的讲座能使你了解到技能的精髓。该校位于硅谷跟若干大IC公司有很强的互动。她们的很多多少学生出来开了很多成功的公司。伯克利课程的另一特点是课堂的互动。有很多多少有工作经验的工程师们回去深造，你可以像处身课堂同样跟着那些高手们的QA而更深入了解一些你自己进修看不到的深度和经验。大多数时候你感兴趣或者不明白的疑惑，总有人提问或者老师回问。听这种课是一安享，呵呵。提议数字IC去听Rabaey的课。就是写DigitalIntegratedCircuitsADesignPerspective这本书的教授（顺便说一下，中文这本书译为“数字集成电路预设透视”。透视俩字怎么都感觉别捏。感觉perspective应该是“从x出发，面向x”的意思。提议只管即便看原版，一是翻译者的水品有可能损害了原文的气焰气魄甚至意义，二者现代技能是用英文写成的。如果想持久从事这一行，还是应该掌握描写它的语言。就像你要做软件预设需要掌握C同样。）.模拟的话伯克利有好几个大家，本人比较喜欢Broderson和Ali的课。她们授课比较清晰有节奏，发言也诙谐，不觉单调。即使不做IC预设，做板级和系统的预设，研究一下IC的相关常识也颇有帮忙。比如模拟IC的课程可使你对噪声，干扰，稳定性，以及器件指标的含义有更深的理解。

跟公司老一辈进修是最直接的了。这点没啥可说的。只是提一点儿：当一个预设A也行B也行时，如果先辈们说A好，你感觉自己提的B好。这时别扭着劲非说要B。最佳仔细想一想A到尽头有什么好处。预设的目的不是预设本身：是产品，是可制造可反复可档案化可规范化可系列化可简化售后稳定性。。。。。。的产品！你的B从预设角度来看没什么疑难题目，但可能缺了后边中的某同样。

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第五回：示波器

测量是电路预设最基本的技能。但不正确的测量摄谱仪选择和方式，不啻是得不到正确的实验成果，关键还会给你带来很大的误导。

经常使用的测量摄谱仪莫过示波器了。一个简略的疑难题目：测量100MHz的正弦信号应该用多大带宽的示波器？这个疑难题目本身实际上提得就不准确。不论什么示波器的带宽都是基于一定误差来说的。一般示波器的带宽是指的其3dB带宽，即最大幅度下降到70左右的带宽.所以如果用100MHz带宽实验100MHz的信号，测量误差就至少是30。做个幅度与频率的简略衰耗图，你会发现如果要求3度，测量100MHz信号的带宽需要大约3x100MHz。一个经验的说法：为了保持幅度误差合理，示波器和探头组合的带宽应该至少为待测信号带宽的3到5倍。为了包管幅度误差小于1％，示波器的带宽应该至少为信号带宽的5倍。固然这是用示波器来较为精确的实验信号的幅度来讲。如果只是debug，尤其是数字电路的思维规律，则要求就没那么严酷了。

怎么样来对待低频信号的上涨时间？有时大家遇到如许的疑难题目：信号频率不高，所以布线就没怎么讲究。成果最后做出来的电路发现，要么串扰大，要么有很大的反射过冲等。这是你就该检查信号的上涨下降时间了。快速的上下降沿有丰富的高频信号频率。这似的信号应该当作高速信号处置惩罚。一个经常使用的带宽算法：带宽=2.2/(2Pi*tr)=0.35/tr.如果信号的上涨沿是1ns，则等效带宽接近350MHz！精确测量这个上涨时间的示波器带宽至少要3×350MHz。

探头的使用也要注意。对于高频（包括有快速变化沿的低频信号），探头的接地十分重要。切实避免用地线夹子随心找个接地点。要就近接地。一个简略的要领是用裸线环绕纠缠在探头上就近找个地。在电路图和PCB预设时，不只要思量实验点，还要有就近的实验接地点。这点往往在预设时容易忽视。对于差分信号，最佳用专用的差分探头。用平凡探头的话，通道间的skew会影响实验成果。固然低频差分信号应该还好。

做jitter的测量需要有更专门的技能，有时间的话在以后的话题中再聊

普平凡通一个示波器，实在具有丰富的功能。矫捷应用各类触发，测量，影象等功能可以给你带处事半功倍的效果。多话点时间研究一下会得益很大。IT沫子破灭后的那几年，很多多少关门公司的摄谱仪竞拍。为了做事利便在拍了台模拟示波器。厥后又拍了台TEKTDS5000系列的数字示波器。惋惜后者在做完一个项目后就挂了。电源坏了。拆开了试图修理一下，一看太复杂也就作罢了。厥后又进了台有不同故障的同类示波器，想把她们替代一下弄出台好的来。以前TEK的TDS系列可能预设的不太可靠。遇到过几台出疑难题目的。现在用液晶预示的可能可靠性好点了。不管怎样，一般的的示波器TEK的产品还是最佳的。比agilent和其它公司的，不管采样技能，预示技能等都高一筹。做高速光通信实验的agilent产品道也还好。

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第六回：IP杂谈

IP,就两个字母，孕育了多少时代风云，创造了多少财富积累，成就了多少英雄好汉，巨企商号。。。。

权时风过云淡的今天，IP技能已经深入到了人们生活中的方方面面。其重要性怎么说都不为过，而且咱们还只是处在其带来变化的低级阶段，但就这也已经让经济生活甚至政治各个层面产生了深广变革。Twitter的生人还只是按月计算，就影响了政教合一铁硬伊朗近期的政治事务。加以时日，如果人人的手机都是一个即时的采访话筒和新闻开麦拉，还不知道会对这个世界产生什么程度的转变。

可是，很少人知道IP的来历。大家可能知道WWW与欧洲粒子物理研究中心的瓜葛，知道早期Internet前身的ARPNET。但真正IP的发源是MIT林肯实验室。最早交互性计算机资源同享的概念，来自一名生理学家。他对该实验室所作的人机交互软件颇有兴趣，提出了最早的计算机联网交互同享资源的概念。但早期从事计算机网络的先驱，并没从IP中得到多少财富（也许用$来衡量她们太俗气了）。当年第一家开始拍摄发了网络路由器的公司，给美国当时的电信垄断巨头ATT做演示。ATT第一流的专家们无一例外的给予了该技能以最大的鄙视。认为毫无价值，匪夷所思。这些专家们判处这家公司死刑的成果是什么？影响了人的总称早期几乎所有通信技能的ATT贝尔实验室在IP上没有太大的作为（ATM不计算在内）。通信制造业的老大，先前的ATT厥后的LU，成为了一家一般的企业，后不得不与Alcatel合并。IP的机会创造了Cisco,Yahoo，Google，。。。。这就是立异的力量。

所以专家，尤其那些以前做出过很大成绩的老专家，她们简直切定义应该是“在本次技能革命之前的上一代技能的权威”。她们中的大多数对新技能的掌握，不会比新一代的年青技能精英更快更有权威。但惋惜的是她们大多掌握着话语权，掌握着资源。这不能不说是对技能前进的一种较着的阻碍。但恰恰正是因为这一点儿，才给无数的敢于立异的公司以光宗耀祖的机会。就像在美国cisco之于LU，在中国华为中兴之于邮电部的所属科研院所和企业。当年叱咤风云的后者，另有多少沫子沉渣泛起？上帝可能终极还是公平的。

已经接纳的技能，并不见得是最优的技能。同理新的技能也不见得就有前途。当有专家说实在你的3G没啥了不得，我的技能比它强多了的时候，先别立马下结论，尤其对方跟经济利益纠缠在一起时更是如许。老毛当年说不论什么主义抱负都有其阶层的烙印。此话用到技能上也是云云。当年中国电信的总工论证出小灵通可以光滑过渡到3G时，你应该笑笑就罢了。别认真。专家，不过云云。当年项羽见到秦始皇出去游历的仪仗时说，“彼可取而代也”。刘邦也说，“大丈夫当云云也。”虽然有项羽自吻乌江，但也有刘邦面南背北。你虽然现在是初出茅草屋的学生，但有无限的潜在力量。那些专家们现在就现在了，但你另有无限的可能。

终极的标准，技能体制是妥协的成果。尤其是企业巨头们的妥协成果。当你研究进修那些所说的高技能时，也别对她们太崇拜了。那里的字里行间隐蔽着很多利益，交易，竞争和妥协。

厥后者最喜欢技能革命。在一个成熟的技能市场下，是垄断者大公司的游戏。只有新技能，新体制，才能创造机会，才能使野心精神旺盛的投资者和创业者得到成功的机会。看待一项技能，主要应该从它的商机中来看。当年IT沫子时到场过一次一家闻名风投的技能论坛。标题疑难题目就叫“VC眼中的7层协议”。她们认为当时7层协议中最有商机和投资价值的事1-3层。并把每层的player，机会，和市场规模一一分析。这是首届听人按价值来分析7层协议！

技能，无论用怎么复杂的公式来计算分析，用怎么深奥的语言来诠释论证，其终极目的只有一个：$

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第七回：HDL与IC

做芯片预设或者FPGA/CPLD预设的工程师主要用硬件描写语言。这种类似计算机软件的预设语言矫捷，数据流清晰，易于模块化和仿真，是IC预设的主流方式。如果还在用原理图来做芯片思维规律预设的话，应该尽快转到HDL上来。你会立马感觉到纷歧样的六合。

主要的HDL语言有两个：VHDL和Verilog。两个语言应该是同等层次的。没什么优劣高低之分。记得90年代到场过一次EDA预设展示，一家提供EDAtool的公司有个体出声面的对这两种语言的介绍。两小我私人一个身穿标准的西装，一个是随心休闲的牛仔。前者挂着一个出名的牌子VHDL，后者是Verilog.这形象的说了然两种语言的气焰气魄。她们的说法是美国东部的人比较正统，带有老欧洲的余风，所以习惯用定义比较严谨的VHDL。而西部尤其加州等地，是牛仔气焰气魄。喜欢随心和较少约束。Verilog酿成了大多数公司的首选。实在说Verilog随心，并不代表它的定义不严酷。只是它的语言格局比较矫捷，比较少约束。用不论什么一个语言都可作出超卓的芯片来。从小我私人的角度来讲比较认同Verilog。当时选择它除了所在的公司用它以外，也喜欢那简略了然的气焰气魄。同样一个描写，VHDL的一长串定义就使人有点头疼。

掌握此中的不论什么一种，对于有点电路预设经验的工程师来讲都不难。难得是规范的文档，清晰的说明和注释，合理了然的架构，和充实的仿真。很多多少工程师只注重程序的预设本身，即一条条的语句。岂不知一个预设包含程序本身和描写这个程序的完整文档！缺了不论什么一个都不是完整的预设。简略的来说，预设程序时要想着程序是让他人看的，是公司的IP积累。不是单单为了实现你要达到的几项功能指标。印度的软件外包比中国领先很多，为什么？两国的工程师都很聪明。有人做过分析，对于同样实现一个简略功能，中国工程师10行就写完了，可能还想绞尽脑汁再用更巧妙的要领简化。而印度工程师可能要写100行。区别就是前边说过那几点。

想来做ASIC和FPGA的区别大家都清楚。从预设角度来讲主要是library的异同，包括仿真等等。ASIC代工的兴起，使得预设与制造彻底分离。如许不论什么一个掌握了一定IP的人都可以开个ASIC预设公司。前者的价值主要酿成了IP的积累。今朝除了INTEL等个体公司另有自己的Foundry厂外，大多数公司都使用TSMC之类的代工。为了更进一步减低预设IC的开始的一段时间投入，foundry也提供shuttle服务，便可以允许几家公用一个晶圆，如许就大大减低了预设house的费用。据说现在另有搞sub-shuttle的：几家公司在一个die上预设几个芯片，有点像PCB拼版同样，再用shuttle服务跟别人同享一个晶圆。不知道这么做是否合法。可以的话几万RMB就可预设一个一般规模的ASIC，自己在家都可以做了.半导体业这几年不景气，可能也跟原来高高在上的高科技白日鹅，酿成了寻常的丑小鸭有关。进入门坎减低了。固然这只是指的思维规律预设一个电路来讲。实在IC的价值不在预设的过程，那些算法常识等IP才是最有价值的。就像90nm的技能很成熟了，上海交大的教授还是靠雇佣平易近工把买来的片子磨一下再印上自己的型号。制造BMW的技能有了，但预设它的IP却不是一旦一日能掌握的。Foundry厂也积累了大量的Library包括各类IP，甚至A/D等转换器件。对于一般的IC，预设不是主要的价值所在，产品的定义和市场的定位成了成功关键。

FPGA主要的厂家有2.5个。Xilinx，Altera算两个。Lattice算半个。后者采办了当年LU的Orca系列，但这么多年人们认可他的还是其看家的CPLD。Xilinx在高速和高集成度的领域占优势。当年IP沫子期间，协议技能的更新换代很快，人们不遑开ASIC，成果Xilinx大容积高速的FPGA系列备吃香。Altera最早把90nm应用到其Cyclone系列，在低成本FPGA市场上给了Xilinx致命一击。但现在情况发生了变化，Xilinx的日子也难熬了起来。据说她们现在把45nm用到了其低端的Spartan系列上，是否特此能搬回一城尚难预料。

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第八回：PCBLayout

PCBlayout是电路预设中重要的一环,但你是否把它当作一个比较低层次的工作，是有专门的技能员做的工作？如果如许的话，可能就是持久徘徊在第二层而难以冲破第三层的一个可能缘故原由吧

PCB布线中的一些基本要求想必大多数预设工程师都熟悉，比如stackup，阻抗匹配，串扰的减小，布局和地平面的支解（可能对数模混合电路的PCB预设，这是最重要的一环）等。这里不做议论了。PCB预设可简略可复杂。简略到用protel之类的软件直接从sch网表引入就开始绘图。复杂到有Howard和Stephen等DX写的大部头著作专门做了研究。如果想做一个有实际能力的电子工程师的话，花时间研究一下PCB的建造，布线的以及SI的理论会大有好处处。

PCB的材料从最经常使用的FR-4到低损耗的Roger，具体的电路可以选择不同的材料。有时通过精心预设元器件的布局，较少过孔，和选用阻抗匹配的毗连器件，可以用低成本的FR-4达到大多数的要求。本人就做过FR-4传送3GHz信号达40英寸的预设。中间有两个毗连器，一组耦合电容。固然需要有Pre-amp和equalizer的帮忙。02年左右见有芯片公司demo的用FR-4传送10GHz几个英寸的演示。如过芯片的serdes做的不够好，那就需要Roger之类的材料来帮忙减小损耗了

经常有人问最小可用多粗的线，过孔可打多大？一般来讲过孔的直径不小于板厚的1/10，其它就没有什么太明确的标准了。正确的步调是在预设PCB之前先跟FAB厂家联系，要到她们的技能要求，明确预设的极限，然后选择合理的预设参数。大多数人是先做完了PCB再跟厂家联系。原委倒置了。

在预设PCB之前要对高速信号做下仿真。根据器件的model，trace的间隔，过孔的数量，和毗连器的参数来做最坏情形下的仿真，用这个成果结合芯片的datasheet看看losebudget是否有合理的余量。仿真的软件有多种，本人认为Hspice是最精确的一种。其它用spicemodel的软件也可以，但Hspice有更适合传道输送线仿真的fieldsolver的要领，即直接解电磁场方程来做计算。而不是用lumpedRLGC的方式。后者有很多不确定性。研读一本SI方面的专著是比要的。最出名的是howardjohnson，StephenHall的著作。选一本就可以。不要从头至尾全看。根据用到的，选择性的研究一下最佳。一边结合项目，一边做仿真分析。实际电路出来实验后，对比研究一下实验成果和仿真的异同，找出仿真或者实现的疑难题目，修改仿真使它接近实际的实验。这一环节有助于功力的进级。

如果你有成本的压力，用FR-4但有一些高频的trace。这时要仔细的对高速部分精心布局，如果不成制止使用via的话，要只管即便接纳through-via，即让信号从顶层一直穿到尽头层来换层。在中间换层会产生via-stub，影响信号完整性。做完布线后顺手用PCB工具中的去掉non-functionalpad的功能，把那些中间层没串线的pad去掉，也能较少一些寄生电容。做这种事就是要零碎较量，预设时多用点饥，得到不收费的性能提升。

PCB的软件预设工具有很多选择。以下是在另个帖子中写的一段，摘记到这里供参考：

protel：简略易学。国内会的人多。国外不怎么普及。不太稳定。性能也差强人意。尤其处置惩罚大的预设时。但做小活应该可以。

十年前，EDA预设工具春秋战国。之后逐渐归于cadence和mentor两大家了。

上一档次的话（就小我私人熟悉的）

cadence系列：

中档为orcad。orcad被cadence收购后应该变得更稳定可靠。orcad的特点是易学。最佳的应该是allegro系列。constraint-driven的预设，真正意义的后仿真，都是顶级的预设工具。

mentor系列

viewlogic被mentor前几年收购。对于复杂的预设尤其壮大。支持文本方式编编录入。但功能太多，不容易掌握。PADS也是用的比较多的PCB工具。自动布线不错。

如果不思量价格：推荐viewlogic做capture，allegro做PCB。后者是大部分专业layouthouse用的工具

如果思量价格：orcadPADS(PCB)也是不错的选择。

orcad是一般公司做evaluationboard的预设首选。比如ic公司。中小型公司用的也比较多。

固然顺手偶尔做点什么，不论什么一个都能胜任。如果不是专业的layout工程师，能用这些layout工具来做检查就好了。但PCB的预设流程，材料，SI分析等还是要做点研究。

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第九回：俩学音乐出身的工程师

经有过两个老美同事。凑巧的都是学音乐出身的，厥后凭兴趣自学做了电子和软件方面的专家。

第一个是一家公司的总预设师。专业是学的音乐。对电子的东西比较感兴趣，就走进了这一行。如果你有什么设法跟他说，他垂头思虑一会大多时间就给出你谜底。是在一互助项目时认识的。工作一段后每每感觉他的一些设法匪夷所思，有时惊叹实现的巧妙。但也有时候他想出来的很不错的设法，实际已经有现成的东西可借用了。这是感觉到他的独一弱点。人总是如许，正统教育训练出来的，知道使用很多多少现成的东西，但缺乏了独自创造性。受传统教育少的，得益于较少的约束和具有更好的创造力，但有时也可能泯灭不少时间在一些前人已做过的东西上。此事古难全。

另一个是在某公司时的同事。做事非常严谨。他开会或者大家会商时的笔记，非常洁净整洁。拿过来直接揭晓就可。想学他这招但坚持了不几天就抛却了。人长的五大三粗，可做事没有料到的细腻。也是本科学音乐厥后自学该改行软件的。咱们那时放工后总总喜欢在泊车场打会篮球。他从不掺和。有次我邀他一起打但他只是笑笑摇摇头。我开始还以为他不会打。厥后才知道人家是原德州大学校队的！就是那些NBA球员们的前身。他有的队友厥后可能就去NBA了。如许的本事哪能轻易跟咱们这种菜鸟玩。现在他是一家航天公司的软件总预设师。

兴趣是良师。功夫在诗外。咱们从其中学开始就分文理科之类的，谬之大矣

电路预设漫谈之10：接地（1）

一直想谈谈接地疑难题目，但总感觉不容易动手。接地，最简略的定义，也是最难把握的。简略到初学者把所有“地线”一连就可，复杂到要思量安全，干扰，强弱信号分配，阻抗，噪声，EMI，保护，交流直流地，等等。记的从开始注意信号完整性后，对“地”就在不断的琢磨。从数字转到模拟后又开始了一轮的研究。跟电力沾上点边后又有了新的视角。。。。。。无限尽那:-)下边从安全保护，信号完整性，模拟电路几个不同的角度聊聊对地的处置惩罚。

从安全保护角度看接地

IEC对几种接地方式有明确的定义。了解一下这些AC系统的接地要求能帮忙理解系统预设中信号地保护地等概念和怎样正确处置惩罚。在经常使用的TN-C-S接地系统中，要求有个单独的保护地（可能跟信号地在机器内某点毗连在一起）毗连到AC配线箱的大地上（在那跟Neutral毗连在一起）。如果有EMI或者其它干扰断绝的考量，可以把这个保护地线屏蔽起来专线毗连。但对于高频噪声这种毗连可能起到相反的左右，对保护地串线的长度有要求(小于干扰波长的1/20)。AC接地系统的简明介绍拜见下边毗连。/wiki/Earthing_system

全般修建的地线系统应该连在一起，地线系统可以有多个点接大地，但只能在一个点（AC进入的点）跟Neutral线毗连在一起。有时你感觉用示波器再同时摸电路板时感觉麻麻的，那就是AC的地线系统没毗连好。一般情况下必得用三芯的插座。机壳与三芯中的保护地要可靠毗连在一起。除非那种电信的-48V断绝供电，信号地，机壳，以及电源地在某点要毗连起来。跨修建的信号毗连最佳用差分或者光信号，除非她们的地线是连在一起的。经常发现地线没可靠毗连的时候（AC保护地没连到修建的接地系统上，或者信号地跟保护地没毗连）系统不没事了工作或接口被烧坏的情形（case1）。

用两芯的电源是不成取的，尤其对工业的应用。除了安全以外，另有EMI的影响。大家知道AC-DC电源前边要放X（line与neutral之间）和Y电容（line/neutral到地）。没了第三芯的地毗连，Y电容的防共模干扰的作用就消掉了。从安全角度讲，若是两芯的插座，有金属壳的机器就掉去了泄电保护的作用。这时应该装个GFCI泄电保护器，尤其是在家里有小孩的情形，价格不贵，保护孩子重要啊，呵呵。顺带说一下，浙江一带尤其慈溪什么的生产的电源插板基本都是垃圾，俺拆开看过很危险的，只管即便别用。前几年看过一个报道说国内只有三家的品牌是及格的。你家的电视机冰箱计算机另有家人的安全值钱的很，别再这上面省这几块钱！

除了设备要可靠接地外，修建的钢体水管气管等也要可靠接地。在雷雨天气钢架构可能被充电。钢结构跟室内的摄谱仪设备的外壳有个电容通道。从而闪电的高压可以加到设备上而形成危险。这就是为什么有时有些计算机不开机，雷雨天气后也能被烧坏的缘故原由（case2）。

AC接地系统是个专门的领域。作为电路和系统预设者，知道点AC接地的常识颇有帮忙。尤其在涉及到AC带来的安全，EMC，EMI，串扰等疑难题目的分析时。上面说的case1和2俺都遇到过。有两本比较好的读物推荐如下。第二本是比较深入的介绍。

GroundingandShielding.5thEdition.RALPHMORRISON

IEEE142.GroundingofIndustrialandCommercialPowerSystems.

电路预设漫谈之10：接地（2）

从干扰角度看接地

接地是一个很复杂的疑难题目，没有一个统一的准则适用于所有的预设。不同的疑难题目可能需要不同的策略。但是在面临解决某一类疑难题目时，她们是有共性的。比如说咱们的预设目的之一是要减小电路各部分间的串扰。串扰的引起有很多种因素：IC本身状况切换时电流变化在substrate上引起的串扰。各类阻容器件电磁场引起的空间干扰。PCB上trace之间的干扰等等。这里与接地有关的串扰是“地”作为一个共同回路是非抱负的：它本身有阻抗，也呈现感抗和容性。所以不同的信号共用这一通路就会产生相互的串扰。这里地线带来的共性就是"非抱负的共用通路".捉住这个特性，很多多少疑难题目就容易诠释了。在预设上就可以实行响应的对策。

数模混合电路的预设，很大一部分是要思量地的支解。支解原理就是要遵循上面所属的共性。很多多少争论是用同一的地平面好，还是数铜模拟地分隔。实在两者都可以，关键是要让数字和模拟信号的回路只管即便减少交织和同享。初学者可能很容易注意把电路图上的数铜模拟信号线分隔，减小回路面积并只管即便不稠浊在一起。但健忘了所说的“信号”是需要一个回路的，即“有去有回”。信号回来的路径就是“地线”。所以数字和模拟信号的“回来的路径”应该不要重叠。最简略的要领就是把两者的地分隔，并且数字信号线要布在数字地平面上，模拟信号线要布在模拟地平面上。不要交织。一个常犯的错误，地分隔了，但另有数字线布在了模拟的参考平面上。如果有MCU的数字信号需要去控制模拟器件，这些线要从单点毗连的部分通过。混合电路要求预设工程师和布线工程师有很好的互动或者天生完善的PCB布线要求文档。

像本文一开始讲的，接地的策略很复杂，以上原则不见得适合所有情形：

一种情形是一点儿接地或者树形接地有时不那么容易实现。比如板子上有几个独立的模拟电路（几个分立的ADC电路）。这时应该遵循上面所叙的没有共用回路的原则。地线也纷歧定非要单点接地。只要互相之间没有共同回路便可。对于大电流的输出级，直接将其回路毗连到电源的输入端，使得其干扰不流过板子的不论什么地参考面。

另有一种情形是很多的数字信号需要去毗连模拟器件，或者模拟信号要毗连到MCU中的ADC。接纳单点接地的方式会引入一个大的信号环路，形成的电感和辐射会带来串扰。这时可以接纳统一地面。但在地区范围上要严酷分隔并遵循互不交织的原则：数字信号线要布在数字地平面上，模拟信号线要布在模拟地平面上。即使接纳支解地面，在不同地区范围预留一些互联的0欧姆电阻是一个折中的方案。有时你会看到很多多少AnalogDevice的evaluationboard上也是这么做的。可能说了然她们也心存疑虑啊，呵呵。

ADC，DAC的地毗连有特殊要求，通常为把数字地和模拟地在ADC，DAC器件的下边单点毗连。IC的数字信号在数字地平面一侧，DGND和AGND还要放在模拟地平面一侧。这是由于芯片要求这两个地在IC内部是分隔的，但要求外部提供一个最小阻抗的通路。对于多个插板的机箱系统，数字地和模拟地也可以在板子上分隔，然后再总线板上单点接地。

电路上如果即有噪声比较大的部分比如AC的电路，另有很敏锐的小信号放大部分，除了仔细的地面支解以外，不同地区范围信号的互联可能的话最佳接纳光电耦合或者差分线形式。比如在很多多少量字智能电表内的预设。

电源也是一个大众通路，其预设是否也该接纳上述要领呢？大多实践证明电源接纳树形毗连的方案优于平面的方案。各个部分的电源树形毗连到电源的源头，如许就彻底制止了共用电源通路间的互扰。尤其是大电流部分比如输出功率电路，高电压部分比如被控制的电器设备。这种情形下使用大众的电源平面会带来很大的串扰。

对于数模混合系统的接地分析，本人感觉AnalogDevice的一本ADC预设指南(Analog_DigitalConversion)讲的最清晰。接地的论述在其第九部分HardwareDesignTechniques.

最后，没有金科玉律，不要纠缠在一点儿不放：电路预设是一种折中的艺术:-)

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电路预设漫谈之11：物联网大跃进

曾几何时，跟着温总2009的无锡之行，一个陌生的名词响彻大江南北：物联网。于是中国移动，中国科学院，若干高等院校纷纷进驻无锡，“中国物联网研究院”，物联网开发中心，甚至物联网系专业纷纷出笼。各省市物联网论坛，物联网协会，物联网项目如雨后春天的竹笋动土而出。中国的事不管搞什么，有个新概念不论是低科技还是高科技，股市先炒作一把，跟物联网概念沾点边的都先爆炒了一把。事不管成不成，先去圈地，圈项目，圈基金。。。。。。好一派物联网大跃进的红火局面。

那物联网（IOT）到尽头是啥东西呢？如果你以前搞过控制，监控，监测，无线数据，传感器，等等，你就可以声称在物联网这个大范畴内了。实际这些东西久已存在，只不过是由于跟着Internet公用有线无线数据网的成熟，用于中间传送这块的网络无论是覆盖还是价格都比原来的专线要更利便更经济。用于低速率传感毗连的无线网络比如zigbee的成熟终于导致可以大规模实现传感器的低成本互联。这些网络技能可以代替了原来的专线从而促进了一些以前由于成本过高而不普及的应用。前途应该很广。有RF，小信号处置惩罚，控制等手艺的工程师应该多注意一下这个方面。

咱们看看美国人怎么做所说的的物联网。她们是按领域一个个的进行IT化。在电网中，提出的smartgrid的概念，用无线将智能电表联网，不单实现读表自动化，而且为将来根据用电需求双向调节发电和用电的均衡，从而达到省电和节能投资新电厂的目的。智能交通的ITS系统，通过路面传感器，智能电话加GPS的车流量监测等，提供交通流量的实行信息和预测，加之交通路灯的自顺应控制实现门路的优化使用，从而增长门路利用率减少拥堵和门路的扩建。新能源部分通过microgrid的办理达到用电和发电入网的均衡控制。似乎她们不怎么热中炒作IOT的概念，而是充实利用发财的Internet和IT技能而达到节能能源，优化交通等目的。

这些概念和做法在中国能不能用得起来呢？先看看智能电网。国网也借这个概念要鼎力大举鞭策智能电网。但她们主要的是要建超高压输电，多建发电厂，只管即便拿到更多的投资。至于节能节电用户端的参与这个smartgrid的主要概念跟她们的利益是冲突的。不信可以搜一下最近被禁的报道《国网帝国》。智能交通的应用是为了充实利