電子信息工程電子科技公司電路設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)報(bào)告一、摘要

2023年7月1日至2023年8月31日，我在電子信息工程電子科技公司擔(dān)任電路設(shè)計(jì)實(shí)習(xí)生，負(fù)責(zé)MCU最小系統(tǒng)電路調(diào)試與改進(jìn)。通過運(yùn)用AltiumDesigner進(jìn)行原理圖繪制與PCB布線，完成3款原型電路板的設(shè)計(jì)，其中1款采用多層板設(shè)計(jì)，層數(shù)達(dá)4層，信號(hào)線密度提升至60%，有效降低了干擾率。運(yùn)用示波器采集數(shù)據(jù)，將原先系統(tǒng)噪聲超標(biāo)3dB的問題降至0.5dB以下，驗(yàn)證了共地設(shè)計(jì)方案的可行性。期間，掌握的阻抗匹配與電源濾波方法可直接應(yīng)用于高速信號(hào)傳輸電路設(shè)計(jì)中，積累了PCB設(shè)計(jì)中的電磁兼容優(yōu)化經(jīng)驗(yàn)。

二、實(shí)習(xí)內(nèi)容及過程

1實(shí)習(xí)目的

想通過實(shí)踐了解公司電路設(shè)計(jì)流程，把學(xué)校學(xué)的模擬電子、數(shù)字邏輯、單片機(jī)這些知識(shí)用上，看看自己離實(shí)際工作還有多遠(yuǎn)，順便熟悉下AltiumDesigner這種工具，特別是高速信號(hào)處理這塊。

2實(shí)習(xí)單位簡(jiǎn)介

我實(shí)習(xí)的公司主要做嵌入式硬件開發(fā)，產(chǎn)品涉及物聯(lián)網(wǎng)終端和工業(yè)控制領(lǐng)域，團(tuán)隊(duì)不大但氛圍挺卷，工程師們對(duì)EMC設(shè)計(jì)挺看重，項(xiàng)目周期一般都在3個(gè)月左右，要求文檔要寫得細(xì)。

3實(shí)習(xí)內(nèi)容與過程

第1周開始熟悉公司項(xiàng)目，跟著師傅看了一款基于STM32F4的智能傳感器原型板，發(fā)現(xiàn)PCB走線密度特別大，電源層和地層分割得挺奇怪，導(dǎo)致我負(fù)責(zé)調(diào)試的ADC采樣波形毛刺明顯。第2周開始獨(dú)立修改原理圖，把原先的電源濾波電容從10uF減半到5uF，并聯(lián)了個(gè)100n的陶瓷電容，同時(shí)調(diào)整了SPI接口的終端電阻，用示波器測(cè)到信號(hào)上升沿從500ps降到了300ps，師傅說這種高頻設(shè)計(jì)得考慮阻抗匹配。第35周集中整改EMC問題，原設(shè)計(jì)沒有差分信號(hào)共地，導(dǎo)致輻射超標(biāo)，我重新規(guī)劃了地平面，把模擬地和數(shù)字地通過磁珠單點(diǎn)連接，輻射測(cè)試時(shí)C字環(huán)指示燈從3格跳到1格，師傅夸我懂行。期間還參與了新項(xiàng)目的前期選型，對(duì)比了3種不同封裝的Buck轉(zhuǎn)換器，用PSIM仿真了不同負(fù)載下的紋波系數(shù)，最后選了輸出壓差更小的那個(gè)。

4實(shí)習(xí)成果與收獲

最終交付的2塊電路板，1塊是改進(jìn)后的傳感器主板，測(cè)試時(shí)溫漂控制在0.2℃以內(nèi)，比原先降低了0.5℃；另一塊是測(cè)試板，驗(yàn)證了共地設(shè)計(jì)對(duì)EMI的影響，原來以為加個(gè)濾波器就行，實(shí)際得看整體走線，這點(diǎn)挺顛覆認(rèn)知。最大的收獲是掌握了阻抗控制技巧，比如高速信號(hào)線要45度布線，電源層和地層要盡量連續(xù)，這些細(xì)節(jié)以前看書都跳過。師傅常說“設(shè)計(jì)是反反復(fù)復(fù)改出來的”，現(xiàn)在才體會(huì)到，第一次修改時(shí)沒留足夠裕量，導(dǎo)致要返工。職業(yè)規(guī)劃上更清晰了，想往高速電路方向發(fā)展，但知道得補(bǔ)足射頻和微波這塊短板，最近在啃《MicrowaveEngineering》的選型章節(jié)。

5問題與建議

公司的培訓(xùn)機(jī)制其實(shí)挺隨意的，新人基本靠師傅帶，但師傅們又忙，有時(shí)候半天找不到人，文檔系統(tǒng)也不完善，很多設(shè)計(jì)規(guī)范得自己摸索。建議可以搞個(gè)新人知識(shí)庫(kù)，把常用器件參數(shù)和典型電路整理出來，省得每次都問。崗位匹配度上，我來了發(fā)現(xiàn)大部分工作是修改現(xiàn)有設(shè)計(jì)，自己寫的原創(chuàng)東西就改了SPI時(shí)序，有點(diǎn)遺憾，要是能接觸點(diǎn)射頻部分就完美了。不過想想也是，公司規(guī)模就20來號(hào)人，給新人機(jī)會(huì)不容易，得自己多爭(zhēng)取。

三、總結(jié)與體會(huì)

1實(shí)習(xí)價(jià)值閉環(huán)

這8周，從7月1日到8月31日，感覺像把書上學(xué)到的理論掰開了揉碎了看。之前覺得MCU最小系統(tǒng)挺簡(jiǎn)單的，來了之后才發(fā)現(xiàn)電源完整性(PowerIntegrity)和信號(hào)完整性(SignalIntegrity)里門道太多了。比如調(diào)試那款采樣率200MS/s的ADC時(shí)，發(fā)現(xiàn)參考電壓噪聲直接影響了精度，重新設(shè)計(jì)濾波電路后，INL從±1.2LSB降到了±0.3LSB，這數(shù)據(jù)讓我覺得課本里的“理想模型”不真實(shí)，真實(shí)世界得考慮每一納秒的噪聲。師傅常說“設(shè)計(jì)要考慮最壞情況”，現(xiàn)在終于懂了，比如給那塊電路板加溫測(cè)試時(shí)，發(fā)現(xiàn)電容ESR變化會(huì)導(dǎo)致電壓不穩(wěn)，就得留足裕量。這趟實(shí)習(xí)把學(xué)校教的“知其然”變成了“知其所以然”。

2職業(yè)規(guī)劃聯(lián)結(jié)

現(xiàn)在看招聘要求時(shí)不再只盯著“會(huì)畫原理圖”這種基礎(chǔ)要求了。比如某家公司的射頻工程師崗位要求熟悉S參數(shù)匹配，我回去就啃了《射頻電路設(shè)計(jì)》的阻抗匹配章節(jié)，還報(bào)了個(gè)線上課程，打算今年12月考個(gè)嵌入式系統(tǒng)工程師證補(bǔ)補(bǔ)短板。最觸動(dòng)的是看到團(tuán)隊(duì)用BERT算法做電路優(yōu)化，才意識(shí)到AI和硬件結(jié)合是大趨勢(shì)，現(xiàn)在在看論文時(shí)開始留意那些“基于深度學(xué)習(xí)的電路自動(dòng)布局”方向。如果下個(gè)假期能找到機(jī)會(huì)參與更復(fù)雜的模電項(xiàng)目就更好了，畢竟現(xiàn)在只會(huì)用示波器看眼緣數(shù)據(jù)還不夠，得會(huì)用ADS這種專業(yè)仿真軟件。

3行業(yè)趨勢(shì)展望

這段時(shí)間感受到工業(yè)4.0對(duì)硬件的要求越來越苛刻。比如我負(fù)責(zé)改的那塊板子，客戶要求輻射發(fā)射低于30dBuV/m，這就得用到磁珠、陶瓷電容和特殊焊料，學(xué)校實(shí)驗(yàn)里基本沒用過這些。師傅說現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廠商都在搞“智能硬件”，但核心射頻技術(shù)還是被國(guó)外把持著，像WiFi6E的信道寬度擴(kuò)展到320MHz，對(duì)PCB板間的串?dāng)_控制要求極高，這讓我覺得國(guó)內(nèi)廠商光會(huì)貼片封裝是沒出路的。最近在看華為關(guān)于5G基站射頻模塊的專利，發(fā)現(xiàn)他們都在研究“分布式射頻架構(gòu)”，這種多端口匹配設(shè)計(jì)得用到電磁場(chǎng)仿真，看來得把精力分給微波方向了。

4心態(tài)轉(zhuǎn)變

以前覺得實(shí)習(xí)就是找份工作賺點(diǎn)錢，來了之后才發(fā)現(xiàn)“責(zé)任”這詞有多重。比如有一次給客戶送板子時(shí)，因?yàn)橥速N3顆關(guān)鍵貼片電容，導(dǎo)致客戶設(shè)備死機(jī)，師傅連夜幫我改BOM單，第二天才發(fā)貨，那晚我翻來覆去想的是“如果我不在就好了”，現(xiàn)在才懂什么叫“產(chǎn)品即人品”。調(diào)試過程中還發(fā)現(xiàn)團(tuán)隊(duì)協(xié)作比想象中復(fù)雜，比如PCB布線時(shí)和軟件團(tuán)隊(duì)搶時(shí)鐘資源，得學(xué)會(huì)用MATLAB做時(shí)序分析，這種跨界溝通能力比單純會(huì)畫圖重要多了。雖然最后離開時(shí)還有點(diǎn)舍不得，但確實(shí)感受到從學(xué)生到職場(chǎng)人的陣痛現(xiàn)在看問題會(huì)先想“成本”“量產(chǎn)性”，而不是“我能不能做”。

四、致謝

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感謝公司提供實(shí)習(xí)機(jī)會(huì)，讓我把課堂上學(xué)到的模擬電路、數(shù)字邏輯知識(shí)用在了實(shí)際產(chǎn)品上。

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感謝導(dǎo)師在原