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回顾40年来的设计理念

2008年10月2日,
尽管设计执行的许多方面随着时间的推移发生了显著的变化,但许多设计的核心理念仍然是永恒的。

设计的想法系列是我们的一部分图书馆:文章系列

电子设计让我为这个特刊投稿时,我想到了各种各样的可能性。毕竟,我的第一次是40年前的事了艾德文章本身是一个设计设计(IFD)的想法,“门控放大器使用反馈循环FET”,1968年1月4日问题。

那么,什么是IFD?简单的回答是,这是其中之一电子设计的最受欢迎的社论功能。但更相关的事实是,IFD提炼了一个EE设计挑战的“什么,为什么,以及如何”,将一个示例解决方案总结为一到两页的书面记录,通常就像所描述的那样准备应用。通常情况下,它们不太理论化,但往往很注重实用性。所以,该做什么,该说什么成了大问题。

打书

我从“观察的刺激”开始,回顾了我多年来收集的大量各种IFD撕页(我讨厌承认,并不是所有的撕页都被充分分类)。除了这个IFD的鼠窝,该综述还包括了更正式的来源。

我出版了四本400本中的三本设计书籍的想法(引用1 - 4)。然后,我也在网上找到了这个系列的第一个,通过AbeBooks (www.abebooks.com),然后抢购了一本。该系列始于1961年,这四本精装书从1961年到1979年跨越了四五年的时间。后来,IFD杂志增刊(参考文献5-7).所有这些都是推荐阅读的,如果你能找到的话。

如果设计如何在20世纪70年代或20世纪80年代,与今天的方法有关吗?是的!首先,有一种历史性错误的谚语,因此谴责一个重复它们。但是,关于对设计的历史审查的历史审查是如此有用的是,在提取到期日的优化和演变方面。

请记住,其中许多出版的IFDS也是我所谓的“永恒”品种。永恒来自包含一个基本原则,即使其执行中所示的特定部分可能会变成过时,通常会继续有用。

以运放精密整流器家族为例,多年来有许多IFD的例子。每一次更新,更快的运放出现,另一个变种出现。计算机程序也可以归入IFD的永恒范畴。数学例程将保持有效,即使在另一个宿主程序中执行。因此,即使精确的设计细节可能会发生变化,这些IFD原则仍然是有价值的。

IFD演化

在回顾了几十年的ifd后,我留下了一个深刻的印象:就设计的实际执行方式而言,有多少事情发生了改变。这并不总是在IFD中出现,但它确实为我们提供了一个视角,让我们知道我们在哪里,也许是我们要去哪里。今天,我们已经发展成不同的方式来完成许多工程任务,并使用不同的部件来构建我们的电子组件。其中很多是好的,但也有一些不好。

例如,电脑和先进的原型机得到了更多的使用。我们有更强大的计算机来帮助我们更快、更有效地执行我们的设计。但一些工程师似乎觉得,仅仅一次成功的Spice运行就足以证明电路设计是正确的。从长远来看,一个执行良好的breadboard/prototype是电路设计有效性的唯一真实证明。操作频率越高,这就越真实。

幸运的是,许多IC供应商现在经常提供使用地面平面,控制传输线和低电感等高频技术的评估板,以及表面贴装(SMD)组件和其他因素。这确实有助于控制不期望的寄生和速度的设计周期。当然,设计过程的另一部分由更强大的计算机辅助,是印刷电路板(PCB)设计。

此外,还有更多的IC组件,具有更广泛的能力。要将运算放大器作为一个熟悉的参考点,我们从Bob Widlar的1965 709到了大量的零件,今天有数百Megahertz的带宽和输出的百分之一。切换模式视频放大器使门控放大器不比接线逻辑控制引脚或从一般功能点接线,或者从一般功能点,运行轨道导轨(输入和/或输出)和特征低(或非常低)电流消耗。

然而,考虑到所有类型的IC,一场根本性的包装革命已经发生,因为旧的TO-99可以正本。在大多数情况下,这种更广泛的可用性包也很好。不过,在某些情况下,它确实会影响性能。

例如,低功耗运算放大器是嘈杂的,并且具有较少的带宽 - 生命的设计事实。在设计周期期间的另一个配置是它使薄板复杂化,因为微小的SMD部件非常难以手动处理。然而,这本身就是一个双刃剑,因为它倾向于将原型施加到PCB布局中,这与最终项目更接近 - 因此更实际。

设计周期现在也更快。根据互联网时代的定义创建的今天的设计,可以利用过去不可用的工具。谷歌搜索可以在几个时刻提出几十个相关的专利文献或设计文件。在给定的IEEE纪律中发表的一切都只是以合理的成本轻松访问。杂志如电子设计越来越多地在网上提供编辑内容,尽管有时报道的广度不如人意。

当然,像我这样的电路爱好者希望所有的ifd和专题文章都能以完整的原始格式(PDF格式)在线发布,并得到有用的索引支持。刚才提到的前两个例子可以作为这类研究的模型。如果你怀疑这一点,就去看看。但是,当你试图通过更通用的谷歌搜索,而不是使用更高级的文档来寻找有用的设计示例时,另一把双刃剑就出现了。

网上出现的内容有很大一部分是质量有限的,有些是彻头彻尾的垃圾。考虑到太多网上发帖的可疑相关性,购者自慎是绝对应该的。在这方面,很明显,我们要寻找的是关于这个主题的原创文章,而不是发布在巡回自助餐网站上的删减版。这项研究通常需要真正的工作,但实际上没有任何东西可以替代它。点击几下鼠标是不够的。

互联网也以其他积极的方式影响了设计周期。现在还有谁会从纸质目录上订购零件,甚至阅读数据表呢?通过Digi-Key和Mouser建立的快速、高效的Web站点使原型的工作变得更加容易,而pdf格式的数据表也减少了完成设计任务所需的树的数量。这一切都是好事。

而且,如果它没有破产,请不要修理它。在我对旧货的审查中指出的另一个点是许多流行的部件仍然存在,即使在40年之后也是如此!那些旧的IFD书籍具有熟悉的晶体管部件,如2n2222,2907,2n3904和2n3906。我今天仍然使用这些,就像那里的许多人一样。

同样,早期运放,如LM301A, 741和CA3130仍然可以找到。然后是排名第一的线性IC代替了所有的运算放大器,555,仍然在使用,并且一如既往地流行。同样,4000系列CMOS零件仍在使用。然而,在今天的新设计中,这些是否会是最佳选择则是另一回事。

然而,即使在今天,这些古老部件的流行可能归结为以最低的成本满足最低要求的规格。在这种情况下,用了40年的2222s和3904s仍在使用。它们在性价比上达到了性能的最佳点。另一个优点是,与最初的版本不同,今天的改型采用了多单元封装、小尺寸集成电路(SOICs)等等,这使得它们在实用性上有了更大的优势。

这个“没坏就不要修”的主题让我想起了一个很贴切的故事。已故的工程师汤姆·斯威格(Tom Sweiger)在20世纪60年代的设计时代比我更聪明,他告诉我,他不需要使用(当时还是新的)IC晶体管,比如CA3046。他说他自己最喜欢的2N3904“工作很好!”这在20世纪60年代末是真的,今天仍然如此。

一个梦想档案

虽然我有很多的ifd积累在纸和PDF格式,我希望我有更多。我也希望我把它们按照作者、功能、日期和其他标准进行了分类。一方面,这听起来像一个白日梦。另一方面,看看谷歌在图书和专利方面做了些什么,再想一想。当然,这是可能的。

设计的想法系列是我们的一部分图书馆:文章系列

参考

1.爱德华·e·格拉达,编辑,400个设计理念,1961-1964,海登书公司,1964年。
2.弗兰克·埃格,编辑,《设计的400个想法》,第2卷,1965-1970年海登图书公司,1971年。
3.莫里斯格罗斯曼,编辑,《设计的400个想法》,第3卷,1971-1974年,海登书公司,1976年。
4. Morris Grossman,编辑,设计400个想法,Vol。1975-1979,海登书公司,1980年。
5.史蒂夫•Scrupski编辑器,设计,电子设计的最佳创意特刊,1996年10月24日。
6.史蒂夫•Scrupski编辑器,设计,电子设计的最佳创意特刊,1997年10月23日。
7.编辑约翰•诺维利诺设计,电子设计的最佳创意特刊,1998年10月22日。

一个电子设计自1968年以来作者,沃尔特·彭最近借了“沃尔特的工具和提示”,这是一九九七年和一九九八年的实用,模拟为导向的专栏。他也被命名为埃德的2002年入选工程名人堂。除了在各种出版物上发表了许多应用文章外,他还出版了许多书籍。其中最受欢迎的是自1974年以来出版的《IC运算放大器烹饪书》(the IC Op Amp Cookbook)。2002年,在编辑了《ADI》一书后,他从模拟设备公司退休,运算放大器应用(手册)。他是音频工程学会的会员,也是IEEE成员。

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