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电子设计

范围与工作流程

此技能负责工程决策及其所需的佐证。实现时使用可用的 CAD 专用技能；对于 KiCad，使用 kicad-workflow。CAD 命令和文件操作归该技能负责。如果涉及锂电池，也使用 lithium-battery-safety（如有）。

对于新电路板，应先确定需求、架构、元器件可用性和制造基准，再进行详细布局。先审查关键电路的布局，再进行常规布线；发布前检查连通性、电气行为和制造输出。这些是工作阶段，不是要求用户逐步批准的关卡。对于小改动，只执行受该改动影响的阶段，并检查其与现有设计的接口。

尽可能将决策和佐证记录在项目现有的笔记中。文档应与任务相称；替换元器件无需新建设计档案。

确定预期行为

在确定架构之前，记录会产生重要影响的需求和假设：

• 电源来源及支持的电压／负载范围；运行、充电和编程是否必须同时进行。
• 编程和恢复方式、外部连接、控制方式，以及用户不应需要手动管理的行为。
• 机械尺寸、连接器的可访问性和方向、安装方式及环境条件。
• 性能目标、数量、组装方式、首选供应商、成本目标及可接受的原型限制。

缺少细节时，采用合理且明确说明的默认值。只有当未解决的选项会实质性改变设计或支持的行为时，才提问。不要在未考虑用户预期工作流程的情况下，添加模式、开关、连接器或必需配件。在后续修订中保留已接受的决策；只有新证据要求重新审视时才重新讨论，并说明其中的冲突。

尽早检查相关参考设计。改用成熟电路板方案时，应明确其具体版本、电路和工作假设。在适用时沿用该方案，并检查不同负载、电源、元器件和固件带来的影响。熟悉的产品名称不能证明修改后的电路满足新需求。

布局前选择电路和元器件

针对确切的订购代码，使用制造商数据手册、应用说明、封装图和参考布局。记录链接以及相关版本或章节。核实引脚功能和编号、建议的工作条件、启动和使能状态、支持元器件、编程连接及布局要求。绝对最大额定值不是工作目标。

在确定封装和布线之前，如果要选择可采购的元器件、选择制造选项、降低成本或准备报价，请阅读 采购与制造。在此阶段解决可预见的生命周期、库存和封装成本问题。探索性电路可以保留已明确标注为临时选用的元器件。

进行替换时，应比较电气限值、时序或协议、封装和引脚排列、散热需求及支持电路。应同步更新受影响的原理图连接、封装、布局、固件、BOM 和验证。名称相同或供应商自动匹配并不能证明元器件等效。

确定电气约束

计算相关限值时，应考虑容差和最坏工作条件，而不只是典型值。对于电源电路，应区分稳态负载、瞬态需求、电源能力、转换损耗、电压降和热耗散。记录电流额定值和运行时间估算所依据的假设。电池容量本身并不能证明其放电能力。

在适用情况下，检查启动、关机、复位、电压骤降、拔除电源和电源切换时的行为。如果硬件行为取决于软件，还应考虑编程／恢复过程以及固件缺失或崩溃的情况。在电路旁记录所需的固件时序、引脚默认状态、时钟处理或负载限制；不要依赖未明确规定的未来固件来确保设计正常工作。

应根据实际电路和制造约束选择叠层、走线／过孔几何尺寸、间距、回流路径、阻抗和散热措施。对于布局敏感的接口、射频、电源转换、精密模拟、高压和隔离设计，应采用制造商当前的指导及适用标准。不要仅凭连接器类型或通过规则检查就认定符合要求。

规划布局和关键布线

在进行常规布线前，先确定机械布局和关键电路组。根据需要检查连接器插接空间、线缆走线空间、安装硬件、天线净空、元件高度、声学开口以及装配／探测空间。

将关键电路组与制造商的参考布局进行对比。识别并检查实际的大电流回路、去耦路径、开关节点、反馈走线、接地回流和散热路径。将“靠近引脚”等定性指导转化为可检查的布局和铜箔路径。先布设敏感且受约束的连接，再布设其余部分。

在需要时，保持信号和电流回流路径连续。检查层间过渡、铺铜边界、绕过禁布区的走线，以及噪声电路与敏感电路之间的相互影响。走线较短或过孔较少，并不意味着电气路径更优。自动布线完成并不能证明布局质量良好。

保持原理图清晰易读，具有明确的信号流向、电路分组、网络名称和明确标注的有意不连接项。检查封装图中的焊盘间距、焊盘编号、裸露焊盘、极性以及顶视／底视约定。看似合理的 3D 模型只能作为补充证据，不能替代封装验证。

制造发布前审查

对照需求和组件文档进行审查，不要等用户另行要求才审核设计。区分以下几类证据：

• CAD 证据： 连通性、原理图与 PCB 的一致性、已配置的电气和几何检查，以及目视检查。使用 CAD 技能执行命令并生成报告；指出排除项和未检查的约束。
• 工程证据： 计算、引脚定义／封装审查、与参考布局的比较、运行和故障状态审查，以及任何相关仿真。说明模型和假设的局限性。
• 实物证据： 对 CAD 无法确认的行为进行原型测量。测试完成前，不要报告测试已通过。

对于生成的设计或重大连接变更，请将预期的参考标号／引脚／网络连接与原理图和 PCB 数据进行比对。预期映射应根据审查过的引脚定义和电路意图推导，而不能仅依赖创建这两个文件的同一个生成器。包括重复焊盘、裸露焊盘和有意未使用的引脚。这样可以发现转录错误，但不能证明电路架构正确。

检查原理图页和电路板各层，以及装配视图。即使自动检查通过，也要修正可见的电气或机械问题。修正后重新检查受影响的设计，并确保交付的是已检查的修订版。

对于尚未解决的行为，制定实用的原型测试计划：说明要测量什么、在什么电源／负载或故障条件下测量，以及根据需求推导出的验收限值。区分可开始制造原型与可投入生产的状态。对于普通原型，不要要求进行无关的认证工作，也不要声称 CAD 结果能够证明安全性或合规性。

交付所请求的结果

总结已实现的行为、支持的工作限值、材料权衡、已执行的验证，以及仍待完成的测量。对于设计变更，说明其对固件、机械结构、采购和现有制造文件的影响。对于制造或报价工作，请遵循采购参考中的修订和报价惯例。将有用且可复用的脚本及源证据与项目一并保留。