从信号完整性到产品完整性
时间:10-02
整理:3721RD
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执行层观点
我们当前正处于以电子产品为中心的高度创新繁荣期,我们的通信、工作、学习和娱乐方式正在悄然发生改变。实际上没有产品能逃脱这些改进的命运。在家庭和办公室——全球范围内,在明显和不是很明显的应用中——存在着超智能手机、光纤和无线网络、能装进口袋的计算机、模仿纸张效果的LED屏幕显示器甚至宠物身体内的跟踪芯片等。21世纪的汽车将装备各种电子
通信设备,这些设备可以控制发动机功能、防止车轮打滑、帮助避免事故甚至指导我们旅行的线路。航空电子包括雷达、飞行线控系统和空中通信。电子创新还被运用于工业和军事领域:智能电子设备正在重新定义从即时(JIT)制造到国家安全的方方面面。显然这些设备正在影响我们的生活质量。对我们来说不太明显的是产品如何实现互连、它们会如何影响我们的安全。
“仿真的潜在影响仅受人们想象力的限制。更加详细的仿真模型和更加强大的计算机将能解决以前无法解决的问题。”
— 哈佛商学院技术与业务管理专业教授 Stefan Thomke
对于开发产品的公司来说,这种电子产品繁荣的意义是很重大的。市场中的差异化从未有现在这么显著。同时,产品故障的下行风险及其后果将是灾难性的:有人预计单个产品的召回成本在800万美元以上,而且只是直接成本。更重要的是,花几十年时间建立起来的品牌将毁于一旦。
产品故障背后的行为是复杂的,而且难于进行物理性测试。例如,电子产品会产生大量杂散电磁辐射,这将导致问题更加复杂化。当信号沿着一根导线传送时,它会谐振并发射电磁场,进而干扰产品中的其它元件——以及刚好存在于同一区域中的其它产品。
产品设计师必须勇敢面对这些挑战——通常指串扰、信号完整性或电磁干扰(EMI)——这些问题很难预测和再现,而且检测或测试成本很高。但问题远不止EMI。即使非故意的,与结构力学、散热、流体流动和电磁场相关的现象也可能相互影响并导致产品故障。因此,公司的使命是预测现代产品的“系统效应”,这种产品作为一个整体远比各个零部件的简单累加更加复杂(也更不
稳定)。那么,你如何去研究所有可能性以实现产品完整性呢?
测试-创建方法是一种昂贵、耗时和反复的过程。特别是针对EMI的复杂性,物理实验难于解释怎样和为什么,因此下一次产品反复可能仍然失败,从而延长开发周期,进一步增加成本。经过验证的一种替代方法是工程仿真,它能让工程师真正测试各种场合下的设计性能,其中有些场合可能无法用实验再现。仿真有助于工程师切实理解在特定环境下设计怎样运行以及为何这样运行。使用仿真技术的高手可以使产品上市时间平均提前158天,开发成本可以降低190万美元。
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我们当前正处于以电子产品为中心的高度创新繁荣期,我们的通信、工作、学习和娱乐方式正在悄然发生改变。实际上没有产品能逃脱这些改进的命运。在家庭和办公室——全球范围内,在明显和不是很明显的应用中——存在着超智能手机、光纤和无线网络、能装进口袋的计算机、模仿纸张效果的LED屏幕显示器甚至宠物身体内的跟踪芯片等。21世纪的汽车将装备各种电子
通信设备,这些设备可以控制发动机功能、防止车轮打滑、帮助避免事故甚至指导我们旅行的线路。航空电子包括雷达、飞行线控系统和空中通信。电子创新还被运用于工业和军事领域:智能电子设备正在重新定义从即时(JIT)制造到国家安全的方方面面。显然这些设备正在影响我们的生活质量。对我们来说不太明显的是产品如何实现互连、它们会如何影响我们的安全。
“仿真的潜在影响仅受人们想象力的限制。更加详细的仿真模型和更加强大的计算机将能解决以前无法解决的问题。”
— 哈佛商学院技术与业务管理专业教授 Stefan Thomke
对于开发产品的公司来说,这种电子产品繁荣的意义是很重大的。市场中的差异化从未有现在这么显著。同时,产品故障的下行风险及其后果将是灾难性的:有人预计单个产品的召回成本在800万美元以上,而且只是直接成本。更重要的是,花几十年时间建立起来的品牌将毁于一旦。
产品故障背后的行为是复杂的,而且难于进行物理性测试。例如,电子产品会产生大量杂散电磁辐射,这将导致问题更加复杂化。当信号沿着一根导线传送时,它会谐振并发射电磁场,进而干扰产品中的其它元件——以及刚好存在于同一区域中的其它产品。
产品设计师必须勇敢面对这些挑战——通常指串扰、信号完整性或电磁干扰(EMI)——这些问题很难预测和再现,而且检测或测试成本很高。但问题远不止EMI。即使非故意的,与结构力学、散热、流体流动和电磁场相关的现象也可能相互影响并导致产品故障。因此,公司的使命是预测现代产品的“系统效应”,这种产品作为一个整体远比各个零部件的简单累加更加复杂(也更不
稳定)。那么,你如何去研究所有可能性以实现产品完整性呢?
测试-创建方法是一种昂贵、耗时和反复的过程。特别是针对EMI的复杂性,物理实验难于解释怎样和为什么,因此下一次产品反复可能仍然失败,从而延长开发周期,进一步增加成本。经过验证的一种替代方法是工程仿真,它能让工程师真正测试各种场合下的设计性能,其中有些场合可能无法用实验再现。仿真有助于工程师切实理解在特定环境下设计怎样运行以及为何这样运行。使用仿真技术的高手可以使产品上市时间平均提前158天,开发成本可以降低190万美元。
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很不错 学习了
了解下下 开卷有益
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