אז התחלנו עוד עבודה מרגשת באנלוג IC עיצוב בחברה טובה. אנחנו טופחים לעצמנו על השכם ומרגישים גאים בעצמנו עד שבעיית עיצוב פוגעת בשולחן העבודה שלנו. אנחנו קופצים פנימה בשתי הרגליים, והנה, מה שהמנהל שלנו אמר לנו שהוא עבודה של שבוע התברר כהרבה יותר ארוך.
נשמע מוכר? אני מניח שאני לא הראשון, כי אחרים כנראה נתקלו באותו דבר. שקול את הגרף שלהלן:
אם נשרטט אחוז השלמה על ציר y וזמן על ציר x, ונשרטט כמה זמן ייקח להשלים משימה נתונה, באופן אידיאלי, נקבל את העקומה הירוקה. ניתן להגדיר את העקומה הירוקה על ידי משוואה פשוטה;
כאשר t הוא זמן ו-T הוא קבוע הזמן, שהוא מדד ליעילות.
עם זאת, במקרה בו נתקענו בבעיה, קחו בחשבון את הגרף הסגול. כאן, אנחנו מתחילים טוב ומגיעים במהירות לנקודה שבה אנחנו נעצרים. נראה שפגענו בבעיה, עד שבסופו של דבר אנו מוצאים את דרכנו לצאת ממנו, על ידי נחישות ועקשנות גרידא. אנחנו ממשיכים לאורך המסלול הזה עד שאנחנו נתקלים בבעיה נוספת וכן הלאה. בסופו של דבר המשימה הושלמה אבל לא עד שחווינו את התקלות, או מה שאני מכנה "מלכודות בעייתיות".
בגרף האדום, מלכודות הבעיות כה חמורות שהמשימה פשוט לא מסתיימת וחוזרת מהפתרון הנדרש. במקרה זה, הפעילות צריכה להפסיק ולהתחיל מחדש.
בואו נסתכל על דוגמה פשוטה. התרשים שלהלן של מגבר פולט משותף פשוט.
נניח שקבענו את מתח יורד על פני Re ל-0.1V בערך, אז אני מכוון את מתח ה-DC vbias עד שהמתח על פני הפולט הוא 0.1V. בהנחה שרציתי להשיג רווח של 30dB או x32, וקבעתי Re=100 אוהם, כלומר זרם הזנב הוא 1mA. זה אומר re=VT/I, VT=25mV, I=1ma, re=25 ohms. אז עכשיו אני רוצה לחשב Rl, אז
הגדרה של G=32, Re=100, re=25, נותנת Rl=4k!
עכשיו אם אני מגדיר Vdd=3V, המתח בקולט של T1 הוא -1V, צומת האספן של הבסיס מוטה קדימה כך שלא סביר שאראה רווח רב מזה, עם זאת, אם אבנה באופן עיוור את העיצוב, אעשה זאת. לעבור לאורך הקו הסגול. נושא נוסף יכול להיות הבחירה של Rbias. בואו נניח שעכבת המקור המניעה את ה-Cac היא 1k ואני מגדיר את Rbias ל-1k. ובכן, במקרה כזה, אני צריך להבטיח שהאות שאני מכניס לבסיס יהיה גדול לפחות פי שניים כדי להשיג רווח של 30dB. אבל אם הגדרתי בטעות את Rbias ל-10 אוהם, אני מחליש את האות ישירות בכניסה. אולי תפסתי את הסכימה בכלי ה-CAD והשארתי בטעות את Rbias ב-10 אוהם ואז אני מריץ סימולציה כדי לבדוק שהרווח שלי נמוך בהרבה מהצפוי. אני מגרד את הראש שלי... בלי שמחה.
אני ממשיך לדמות מבלי לחשוב על הפרמטרים בעיצוב... אז עכשיו נתקלתי בבעיה נוספת. בסופו של דבר, אחד מעמיתיי הידידותיים חולף על פניו ומבחין ש-Rbias מוגדר ל-10 אוהם... האם הם יצביעו על הטעות המטופשת שלי?
כל זה טוב מאוד עבור מתמטיקה מובנת היטב ומעגלים פשוטים. החיים לא כל כך פשוטים ואני מאמין שמלכודות בעיות עדיין מתרחשות. כאשר מתכננים בתדרים גבוהים בהרבה, נגיד ft/8, אנחנו כבר לא יכולים להניח ערכי dc של בטא. אז כשהמעגל שלנו לא עובד, זה לא בגלל משהו ברור, אלא פספסנו משהו... מלכודת בעיה.
שקול את המגבר הדו-שלבי המוצג להלן:
אם היינו מניחים שבטא הוא ערך dc, היינו מזניחים את ההשפעה של β2.Re1 איפה, β2 =
במילים אחרות, התנגדות שלילית שתופיע על פני העומס המכוון Lout and Cout. זה יכול להשפיע לרעה על יציבות המגבר והתנודה. לא היינו שמים לב לזה עד שהרצנו, נניח, חולף, אם Re1 נבחר בצורה גרועה... מלכודת בעיה נוספת. במצב זה, ייתכן שסיימנו עם הגרף האדום שמתרחק מ-100% שלם ומתקדם לכיוון השלילי... כלומר בעיית העיצוב לעולם לא תושלם.
אם היינו מתכננים סביב זה, היינו חושבים תחילה, האם אנחנו באמת צריכים Tef ומחברים את שלב המוצא ישירות לשלב הקלט על ידי צימוד AC. בדרך זו, אני יכול להטות את שלב הפלט באופן עצמאי ולא צריך לדאוג לגבי עכבה שלילית. ובכן, לא בדיוק בגלל שיהיה קיבול טפילי בפולט של Tout1.
במקרה זה, המכסה הטפילי יופיע כעכבה שלילית על פני Lout//Cout... שוב עלינו להיזהר מההשפעות הללו.
פרספקטיוות
הרייט גרין אומרת, מצטטת את וויין שייפר (אפילו המהנדסים הטובים ביותר יכולים לחוות הטיית אישור):
"הניסיון שלי שיצירת דברים יכול להיות מסובך! אפילו סביבות הייצור המתקדמות והמנוהלות ביותר יחוו בעיות ייצור באופן שוטף. חלקם יהיו פשוטים ובעלי פתרון ברור ומהיר בעוד שאחרים ידרשו חקירה קפדנית כדי לחשוף את שורש הסיבה. ”
"דבר אחד שלא אמור להשתנות, עם זאת, הוא האופן שבו מהנדסים מתייחסים לבעיות ייצור, תחזוקה, עיצוב ורצפת חנות. אני חושב שחשוב לשקול היטב את כל הסיבות והפתרונות הפוטנציאליים לפני שמגיעים למסקנה. כאשר הנתונים נאספים ומנתחים, ניתן להעדיף בטעות פתרונות ראשוניים על פני אפשרויות נכונות יותר. מה וויין מדבר עליו הוא 'הטיית אישור', זה כרוך ביודעין או שלא ביודעין לחבב מידע נוסף התומך ברעיונות מוקדמים תוך התעלמות או הכפשת נתונים הסותרים אותם. זו נטייה נפוצה ולעתים קרובות תת-מודעת, מה שגורם למהנדסים להיות מודעים להטיה הזו מניסיוני הצנוע".
"יש לעשות כל מאמץ לשקול את מכלול הפרספקטיבות, הסיבות והפתרונות כדי להגיע לתוצאה הטובה ביותר עבור בעיה נתונה תוך הימנעות מתוצאות לא אופטימליות ומתקלות מתמשכות או חוזרות. ניתן להתגבר על הנטייה להעדיף פתרון מסוים או להתקבע רק באמצעות כלים ומתודולוגיה מוצקים לפתרון בעיות. ניתן לפרוס כלים שונים בהתאם לאופי הבעיה, לתוצאה הרצויה ולמשאבים הזמינים. דוגמה אחת, תהליך האיקס האדום, עוזר למנוע הטיית אישור במגוון דרכים. האיקס האדום, שפותח על ידי דוריאן שיינין, מתייחס לגורם השורש הדומיננטי המוצג כאדום מקודד בצבע בתרשים, שמעדף את מה שנצפה כבעל ההשפעה הגדולה ביותר על איכות התהליך (המכונה גם תרשים פארטו).
כפי שהרייט מתארת, במקום לקפוץ לפתרון הבעיה, עדיף לתכנן את העבודה מראש, כדי שניתן יהיה למנוע מלכודות בעיות ככל האפשר.
גארת 'ג'ונס
נקודת מבט נוספת מגיעה מגארת' ג'ונס, מנהל הפרויקטים של Garfield Microelectronics. הוא אומר את הדברים הבאים לגבי מלכודות בעייתיות:
"כחלק מההיצע המלא של GF Micro של שירותי עיצוב סיליקון ואספקת סיליקון, תהליך התכנון שלנו בוחן מלכודות בעיות פוטנציאליות בשלב מוקדם של מחזור החיים של הפרויקט לפני תחילת עבודת עיצוב כלשהי. הערכה זו לובשת צורה של מחקר היתכנות שבו אנו חוקרים את היתרונות והחסרונות של מפרט הלקוח וארכיטקטורות העיצוב המוצעות שלנו ולאחר מכן מעריכים את הסיכון הקשור לכל הצעה."
"על ידי נקיטת גישה זו, היא מאפשרת ל-GF Micro להבין טוב יותר את הבעיות האפשריות ולהקים תוכניות הפחתה כדי להפחית את ההשפעה של מלכודות בעיות. לאחר מחקר היתכנות, שבו אנו עובדים על פיתוח העיצוב המלא, עדיין צפויות להיות מלכודות בעיות אך חומרת הבעיות הללו פוחתת עקב התכנון הקודם שבוצע. זה מאפשר לנו להישאר קרובים יותר לעקומה הירוקה של מלכודת הבעיה האידיאלית, ובכך להפחית את ההשפעה הצפויה על לוח הזמנים הכולל של הפרויקט."
מארק ת'קרי
מארק תאקרי הוא איש עסקים בעל שם והוא מנהל/מנהל פרויקטים במשך שנים, תוך פריסת תוכנה ארגונית לכמה מהחברות הגדולות בעולם.
מלכודות בעיות מתרחשות כאשר צוותים, מוצרים ולוחות זמנים אינם מופעלים, תקשורת בניהול פרויקטים חיונית כדי למנוע כשל, דרך אחת שבה מארק פתר את מלכודות הבעיות היא באמצעות שימוש ב-Visual Management, פתרון שנועד ליישר את כל הצדדים לכל בעיה במהירות ולהגדיר מפת דרכים לרזולוציה.
תכנן לא לקפוץ
לסיכום, מלכודות בעיות מתרחשות בכל היבטי ההנדסה ועלינו להיות מודעים להן, כדי שנוכל לתכנן סביבן.
עוברים לחלל עיצובי חדש עם מעט ניסיון, אנו צפויים לחצות את הקו הסגול, אך עם הזמן נגיע לשם. הנקודה שאני מנסה להבהיר כאן היא שאנחנו מתכננים את העבודה שלנו הכי טוב שאנחנו יכולים לפני שאנחנו קופצים.
מְחַבֵּר
הוא עבד ממספר חברות גדולות, כמו Ferranti, STL, GEC Plessey Semiconductors, Maxim Integrated, Dialog Semiconductors, אם להזכיר כמה. הוא עבד גם בסטארט-אפים, כמו Phyworks. במהלך כהונתו ב-GEC Plessey Semiconductors, אש גייס למעלה מ-20 פטנטים, כולל Synthesis Exploiting Algebraic Design, אשר שימש בהצלחה במספר מוצרים.
לשם הרפיה, אש נהנה לרוץ, ללכת, לבלות עם אשתו, בנות ונכדים. אש פעיל גם כמלחין הן ביצירות קאמרית ותזמורת.
ראה גם: נקודת מבט: מ-BC108 ל-SiGe BiCMOS - מדוע ICs אנלוגיים נהדרים
ראה עוד : מודולי IGBT | LCD מציג | רכיבים אלקטרוניים