這就是 BeagleBone Black 的設(shè)計(jì)師所做的。他們必須將成本保持在極低的水平，而仿真揭示了他們?cè)谏a(chǎn)功能板的同時(shí)切入的角落。

每個(gè)工程師都必須設(shè)計(jì)滿足預(yù)算限制和質(zhì)量要求的電路和系統(tǒng)。對(duì)于消費(fèi)者和制造商/愛(ài)好者的產(chǎn)品設(shè)計(jì)，每一分錢(qián)都很重要。當(dāng)一塊電路板將由數(shù)百萬(wàn)生產(chǎn)時(shí)，一個(gè)額外的部件——甚至是一個(gè)電阻器——可以產(chǎn)生影響。如果你的產(chǎn)品不能滿足市場(chǎng)承受的售價(jià)，游戲就結(jié)束了。

這就是 BeagleBone、Adruino、Raspberry Pi 和其他面向業(yè)余愛(ài)好者和創(chuàng)客市場(chǎng)的微控制器板等低成本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)者所面臨的困境。即使沒(méi)有高端仿真工具，設(shè)計(jì)人員是如何降低成本并讓電路板工作的？為了找出答案，Mentor Graphics 的 Todd Westerhoff 使用他公司的信號(hào)完整性軟件來(lái)分析 BeagleBone Black 板的設(shè)計(jì)。

BeagleBone Black 的設(shè)計(jì)師違反了典型的設(shè)計(jì)規(guī)則，但它的效果很好，價(jià)格也很低。（圖片：導(dǎo)師圖形）

BeagleBone Black 于 2012 年設(shè)計(jì)，當(dāng)時(shí)還沒(méi)有這樣的高端分析工具，BeagleBone Black 的設(shè)計(jì)師不得不依靠他們的工程技能來(lái)設(shè)計(jì)一些巧妙的技巧。Westerhoff 的分析表明，為了滿足比賽成本限制，Black 的設(shè)計(jì)師打破了許多常見(jiàn)的設(shè)計(jì)規(guī)則。例如，他們沒(méi)有在 DDR3 內(nèi)存的傳輸線上使用終端電阻。分析還顯示了 Black 的設(shè)計(jì)人員如何找到合適的驅(qū)動(dòng)電流 (7 mA) 以用最少的電流獲得最大的眼圖張開(kāi)。

這兩種顏色顯示了不同數(shù)量的驅(qū)動(dòng)電流（7 mA 和 8 mA），但眼圖張開(kāi)幾乎相同，并且有足夠的余量，那么當(dāng)您一無(wú)所獲時(shí)，為什么還要費(fèi)心使用更多電流呢？

由于違反了另一條設(shè)計(jì)規(guī)則，布萊克的設(shè)計(jì)師劃分了電源平面。這是大多數(shù)信號(hào)完整性和 EMI 工程師告訴你不要做的事情。此外，Black 的 PCB 具有較厚的內(nèi)核，這會(huì)在電源層和接地層之間留出過(guò)多的空間，從而減少可能導(dǎo)致 EMI 的耦合。那么為什么有一個(gè)厚的核心呢？它使電路板增加了剛度。最重要的是，信號(hào)線在 PCB 層之間移動(dòng)。這是降低信號(hào)完整性和增加 EMI 的另一種方法。然而，黑色的效果足以滿足其預(yù)期用途。

Westerhoff 的分析證明，設(shè)計(jì)規(guī)則有時(shí)只是指導(dǎo)方針。在某些設(shè)計(jì)中，您可以打破其中一些常見(jiàn)規(guī)則以降低制造成本，而信號(hào)衰減很少或沒(méi)有，并且對(duì)功能沒(méi)有不利影響。這并不是說(shuō)您應(yīng)該在設(shè)計(jì)時(shí)偷工減料，但有時(shí)您可以不遵循所有最佳實(shí)踐而僥幸——至少在創(chuàng)客世界中是這樣。

審核編輯：郭婷