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第240節 對講機芯片研發和測試

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  當李飛出把對講機的射頻接收芯片,射頻發射芯片、以及射頻功放(PA)整合在一個芯片模塊,員工們紛紛提出疑慮,認為這樣的芯片設計會很有很多的問題,并且是不可能完成的…。

  雖然按照目前的對講機內部電路設計,射頻接收芯片,射頻發射芯片、以及射頻功放(PA),甚至是音頻功率放大器都是分開的,例如:摩羅拉對講機采用MC3361射頻接收芯片,發射芯片采用的是mc2831,音頻功率放大器采用的是TA7205…,

  所以,李飛把這些芯片全部集成在一個芯片模塊,完全是超出了員工的想象。

  但是,作為一個芯片研發工程師,當提出一個新的芯片功能,就立即認為難度大,根本很難實現…等各種各樣的問題,

  這是不可以的!

  因為作為大深市芯片產業有限公司的芯片研發工程師,對于提出新芯片的功能,芯片研發工程師應該先是去設計,去驗證,然后,在設計和驗證的過程中,去記錄出現了什么技術問題和難題?

  也就是,為什么這樣的芯片設計是不行?不可以這樣的芯片設計原因是什么?然后,把芯片驗證和設計過程,出現的原因寫下來,再組織芯片研發工程師去解決這些難題…

  即使沒有解決以上芯片設計的問題,芯片研發工程師們在解決芯片研發過程里,積累了一些經驗,可以避免公司在后續的芯片研發,出現類似的芯片設計技術的問題。

  想到這里,李飛決定需要改變工程師的研發設計芯片的思路,嚴肅地道:

  “各位,得沒有錯,按照現有的技術,把射頻芯片和音頻芯片整合在一起確實有難度…,也如同各位所的問題,射頻信號會干擾模擬信號或者數字信號…”

  “不過,既然這樣的芯片功能設計有難度,我們作為大深市芯片產業有限公司的芯片研發工程師,必須靜心下來,應該去驗證設計,為什么這樣的芯片功能設計不行?…”

  李飛直接指出員工們研發思維…,員工們安靜下來,紛紛低頭,立即意識道作為一個芯片研發工程師,在面對芯片設計難題時,不應該先是去抱怨或者放大問題的難度,而是先去分析驗證…,然后,再記錄下…。

  見員工們也反思剛才的態度…,接著,李飛為了讓芯片研發工程師在芯片設計注重實踐和研發過程,就特別再次強調:

  “作為芯片研發工程師,一定要注重實踐,即使是參考書給出的結果,希望各位再確定時,一定驗證為什么這樣芯片設計不行?...,這對各位芯片研發經驗有非常好的積累。”

  員工們紛紛非常認真地把李飛所的芯片研發工程師的思維記下來,改變芯片研發思維…

  10分鐘后,李飛就回到主題,關于把對講機的射頻收發芯片、音頻放大器,以及射頻功放(PA)整合在一個芯片當然對講機除了射頻芯片和CPU芯片,還有就是音頻芯片。就問道:

  “各位,目前市場銷售的對講機摩羅拉,建伍…,其射頻功率放大器和射頻收發芯片是分開的,那么,市場上對講機的射頻收發芯片是什么?有知曉的嗎”

  一位穿著灰白色的襯衫,是第一批進入大深市芯片產業有限公司的上班的芯片研發工程師,就道:

  “李工,我查過無線電技術的資料,摩羅拉對講機所用的射頻芯片就是mc2831…

  李飛點頭:“這是摩羅拉自家生產的芯片,是發射的芯片。“然后,繼續問道:

  “你知道mc2831各項參數?“

  灰白色的襯衫芯片研發工程師,稍微想了一下,一臉抱歉地道:“李工,我忘記了。“

  李飛直接出mc2831各項參數:

  工作電壓:3~8V

工作電流:4毫安  目前只了對講機的發射芯片,還有接收芯片以及MCU芯片等…。李飛繼續問道:

  “摩羅拉對講機的使用的接收芯片,各位知道?各項參數,有知道?”

  陳迅道:“李工,摩羅拉對講機的接收芯片MC3361,各項具體參數都忘記了,.0V,耗電典型值僅為3.9mA片1次變頻的通訊接收設備。極限靈敏度:)(典型值)。其封裝分為貼片和插件:6兩種封裝形式。”

  李飛就直接補充:

  “MC3361是語音通訊的無線接收芯片。芯片內部電路包含振蕩電路、混頻電路、限幅放大器、積分鑒頻器、濾波器、抑制器、掃描控制器及靜噪開關電路。一般在電路中,起到混頻、中放和調制...等相關作用。”接著李飛在寫字板上列出相關參數:

  電源電壓:2.57v

  電流(靜噪作用):4.0MA,

  限幅靈敏度(3dB限幅):2.0UV

  檢波器輸出直流電壓:2.0V

  檢波器輸出阻抗:400Ω

  當然除了以上的芯片,摩羅拉對講機使用了MRF5003這一個寬帶射頻功率放大器,這是很重要的,因為對講機的射頻功放工作在非常寬的頻率范圍(U段的頻率是400470MHz,V段是130170MHz,民用是有16個信道.)。

  例如:工作于多個倍頻程甚至于幾十個倍頻程。這就需要對射頻功放進行寬帶匹配設計,寬帶功放具有一些顯著的優點,它不需要調諧諧振電路,可實現快速頻率捷變或發射寬的多模信號頻譜…

  因此,寬帶阻抗匹配網絡的設計是寬帶射頻功放設計的主要任務。能實現有效的寬帶匹配,可以為射頻功率放大管提供寬頻帶工作的條件,具有功率容量大、頻帶寬和屏蔽性能好的特性,可廣泛應用于HFVHFUHF波段。

  還用就是摩羅拉對講機MCU主控芯片,就是自家生產,為了芯片技術保密,是不對外公布任何相關的芯片資料。

  經過對比市場上對講機的使用的芯片各項參數,李飛考試制定大深市芯片產業有限公司對講機的芯片模塊參數:

  對講機芯片模塊架構:RISCV,

  對講機芯片模塊封裝:QFP

  對講機芯片模塊工藝:CMOS。(也就是芯片內部電路全部采用CMOS工藝,其好處價格便宜。)

  對講機芯片模塊工作頻率:U段的頻率是400470MHz,個通訊頻道。

  對講機芯片模塊對外輸出功率:。

  工作電壓范圍:。

  通訊距離:在空曠無阻擋物體可通訊5公里。

  在公司的項目會上,李飛確定大深市芯片產業有限公司對講機的芯片模塊參數,以及芯片內部電路模塊,包括:射頻收發芯片、寬帶射頻功率放大器,以及射頻功放(PA),音頻功率放大器…,然后,進入對講機芯片前端邏輯設計,編寫RTL與或者門級的代碼了,

  RTL是用硬件描述語言()描述想達到電路的功能,門級則是用具體的邏輯單元(依賴廠家的庫)來實現所設計電路的功能,門級最終可以在半導體廠加工成實際的硬件,那么,RTL和門級的區別是:在設計實現上的不同階段,RTL經過邏輯綜合后,就得到門級。

  在芯片電路設計中,RTL是用于描述同步數字電路操作的抽象級,是由一組寄存器以及寄存器之間的邏輯操作構成。之所以如此,是因為絕大多數的電路可以被看成由寄存器來存儲二進制數據...,這些處理和控制可以用硬件描述語言來描述。

  門級在芯片電路設計中,是用于描述電路元件相互之間連接關系的,簡單的來,是一個遵循比較簡單的標記語法的文本文件。門級指的是網表描述的電路綜合級別。是描述電路元件基本是門級或與此同級別的元件...

  確定對講機的芯片前端邏輯設計后,就要驗證了RTL代碼的功能是否符合芯片電路的設計,驗證軟件可以采用cadeLOG,或者synopsys公司的VCS…

再接著,用輸入硬件描述語言轉換成門級網絡表Netlist,去確定電路的面積,時序等目標參數上達到的標準,確定相關參數后,再一次進行仿真,確定模塊電路是否無誤,然后,進行后端設計的數據準備,是確定前期邏輯設計用硬件描述語言生成的門級網絡表  不過,需要明的是,對講機芯片模塊整合了射頻收發芯片、MCU微控制器,寬帶射頻功率放大器,以及射頻功放(PA),音頻功率放大器…,其內部電路在設計時,是十分復雜的,包括模擬信號,數字信號,射頻信號,

  如在設計對講機芯片模塊沒有經驗,就十分容易出問題,造成通話掉線、連接出現噪聲、信道丟失以及接收語音質量很差...等各種各樣的問題。

  其原因就是射頻信號在工作狀態,工作電流時非常大,很容易形成一個電磁波,并向四周散播,影響模擬信號和數字信號,并且,這種電磁波很有可能通過對講機的線的輸入,又反饋到對講機的接收電路,那么,如此一來,對講機很容易出現以上的狀況。

  如果,要簡單一點,就是在汽車啟動時,打開FM收音機,那么收音機就不能正常工作,會出現汽車發動機產生的EMC干擾電流聲…

  不光以上,還有就是對講機芯片內部用大量地射頻電路,雖然工作原理是FM相同,但是完全不同,非常需要有經驗的設計,包括射頻PA功率放大器。

  經過2個月的仿真和設計,對講機芯片設計完成,并把芯片制造文檔發給臺積電制造…

  那么,在對講機芯片打樣期間,就要準備對講機的電子電路設計,在PCB板極電子電路圖的設計中,使用的板極EDA軟件,是分為兩種功能軟件:邏輯電路軟件和PCBLAYOUT軟件…

  首先,在邏輯EDA軟件繪制器件的邏輯封裝,再畫出邏輯電路圖,而這個邏輯電路圖是根據u盤的整個模塊功能進行設計的。不過,需要明的是,在繪制邏輯封裝和電路圖設計時,相關器件的資料一定要向供應商索取,去確定電子器件的參數,

  在邏輯EDA軟件繪制完邏輯電路圖后,接下來的工作,就是在PCBEDA軟件對器件進行PCB封裝制作,包括快充主控芯片,MOS管的封裝,二極管封裝…,同樣,PCB封裝是需要按照供應商提供的器件參數進行設計的…

  在PCBEDA軟件里制作好PCB器件封裝后,然后,就是邏輯EDA軟件和PCBEDA軟件進行同步更新,把邏輯EDA的電路圖導入到PCBEDA軟件…,這樣的話,就可以在PCBEDA軟件里,出現了PCB封裝器件和連接電路線路,

  接著在PCBEDA軟件,進行布局,走線,完成后,進行連接和規則檢測,確定沒有錯誤后,在PCBEDA軟件輸出制造PCB加工文件,發給板廠進行PCB制作。

完成對講機芯片的電子電路設計后,就下了就是整理對講機芯片電子物料BOM單子,供成本核算和電子物料準備  臺積電的對講機芯片的樣品回到公司后,就要立即進行測試了:

  對講機芯片放入ATE儀器的測試臺內的芯片插座后,打開儀器電源按鈕,然后,確定ATE儀器與對講機芯片連接正常,再開始進行芯片測試,

  ATE對芯片測試基本的范圍為:芯片引腳的連通性測試,芯片漏電流測試,芯片引腳DC(直流)測試,芯片功能測試,芯片ESD靜電測試,芯片老化測試(也就是芯片質量驗證)

  以及芯片穩定性測試,在溫度(零下30度和高溫50度)進行測試,確定芯片是否能正常工作…

  先是對對講機芯片的引腳的連通性測試,芯片漏電流測試,DC(直流)測試,這是芯片測試的第一步,檢測對講機芯片的連通性是否正常,確定對講機芯片的內部電路連通,芯片內部電路是否有缺陷。

在對對講機芯片測試的同時,整機電路的測試也要同步,把快充主控芯片的電子元器件,電阻電容,焊接到PCB主板,先是測試PCB主板電流和電壓問題,包括快充主控芯片的性能和功能  對講機芯片功能測試合格后,還要需要老化測試范圍包括:溫度,環境,電壓,跌落…,例如電壓測試:加速的方式進行測試,把溫度突然提高到50度,外接的電壓從正常工作電壓3V突然提高到9V,進行長達3時,甚至20時或者30時的老化測試,

  如果沒有任何的芯片和電子電路出現問題,那么,測試合格...。

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