每個(gè)系統(tǒng)和電路設(shè)計(jì)都是在尺寸、重量、功率、可靠性、性能和許多其他參數(shù)之間進(jìn)行權(quán)衡取舍。畢竟，工程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容就是如此。

在某些情況下，如果當(dāng)時(shí)有一個(gè)或幾個(gè)目標(biāo)具有最關(guān)鍵的權(quán)重，那么其他目標(biāo)就可能會(huì)在某種程度上被犧牲，以便達(dá)成那些最重要的目標(biāo)。而在其他情況下，權(quán)衡折衷和選擇之間的權(quán)重與平衡，則是一種更具反映性和反復(fù)性的過(guò)程：“如果能將傳感器的精準(zhǔn)度提高15%的話，我們是否應(yīng)該放棄5%的運(yùn)行時(shí)間？”這就是一種軟性判斷的問(wèn)題，這種問(wèn)題通常很難量化，而回答起來(lái)更困難。當(dāng)然了，有許多設(shè)計(jì)目標(biāo)只是一些必須實(shí)現(xiàn)的理想目標(biāo)，而另一些則是設(shè)計(jì)努力實(shí)現(xiàn)，但并不是絕對(duì)“必須擁有”的目標(biāo)。

其中，必須具備的是各種監(jiān)管和標(biāo)準(zhǔn)組織機(jī)構(gòu)(包括政府和行業(yè))所制定的許多電磁兼容性(EMC)、效率和安全指令。與一些彼此妥協(xié)讓步的性能目標(biāo)不同之處在于，其中的許多指令是絕對(duì)的：除非完全符合這些指令的要求，否則設(shè)計(jì)就無(wú)法取得批準(zhǔn)和認(rèn)證。在此情況下，除了選擇符合其中一些指令的特殊方法和策略以外，幾乎就沒(méi)有什么“彈性空間”或權(quán)衡范圍了

閱讀這一系列文章既令人興奮，有時(shí)也讓人沮喪。之所以令人興奮，主要是因?yàn)樗宫F(xiàn)了三位作者在理論、實(shí)踐、測(cè)量等方面的理解和解釋程度。善加利用此一洞見(jiàn)，設(shè)計(jì)人員應(yīng)該更能為電源、地和DC/DC開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器設(shè)計(jì)更好的布局，以滿(mǎn)足系統(tǒng)性能的需求并通過(guò)認(rèn)證。至今看來(lái)，一切也都很順利。

然而，這篇文章也令人擔(dān)心：它讓我更加意識(shí)到對(duì)設(shè)計(jì)的許多期望，并進(jìn)而延伸到對(duì)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的期望。如今有許多最佳實(shí)踐和經(jīng)?；ハ嗝艿闹笇?dǎo)原則需要遵守，而且有時(shí)候做好事也會(huì)產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，因此必須先進(jìn)行更多權(quán)衡取舍。其中一些指令是由物理定律和麥克斯韋方程組所定義的，而其他指令則是由善意的監(jiān)管合規(guī)標(biāo)準(zhǔn)所定義。在許多情況下，我們需要一位合規(guī)專(zhuān)家來(lái)指導(dǎo)自己了解、遵守并超越各種令人眼花繚亂的標(biāo)準(zhǔn)。

以上引用的文章涉及相對(duì)簡(jiǎn)單的單面板和雙面板PCB，但現(xiàn)在有許多設(shè)計(jì)都構(gòu)建在具有四層、八層或更多層的PCB上。從某些方面來(lái)看，提供更多的層可以更容易滿(mǎn)足EMC和地的要求，因?yàn)檫@會(huì)使地層和其他有利的部分有更高的自由度。但在其他方面，擁有更多的PCB層數(shù)會(huì)使得設(shè)計(jì)復(fù)雜化，因?yàn)檫@會(huì)使信號(hào)發(fā)射和電流流動(dòng)的路徑、發(fā)射源和對(duì)發(fā)射敏感的拾取點(diǎn)大幅增多。

當(dāng)然了，如今需要更多的電路設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)。我們通常使用尺寸適中的PCB來(lái)處理數(shù)千安培的電流，如此必然會(huì)帶來(lái)電壓降和連接阻抗的問(wèn)題。此外，幾乎所有的電源電流都會(huì)轉(zhuǎn)化為熱量，因此在將所有熱量耗散到那個(gè)所謂“遠(yuǎn)離”的神奇、神秘之處方面也會(huì)存在散熱問(wèn)題。

有些時(shí)候，我擔(dān)心會(huì)用盡可執(zhí)行空間。對(duì)PCB設(shè)計(jì)提出多項(xiàng)要求——直流電氣、信號(hào)完整性、EMC、散熱、隔離、爬電距離/電氣間隙——將會(huì)產(chǎn)生一個(gè)空集，或者需要對(duì)功率水平、電路密度、熱密度、EMC性能、尺寸等很多方面做非常大的妥協(xié)。

當(dāng)然，認(rèn)為我們已經(jīng)達(dá)到所提供的極限而無(wú)法更進(jìn)一步的想法，這在工程方面并不是什么新鮮事。其實(shí)，我們總是能夠找到方法，以新的材料、技術(shù)、元器件和其他創(chuàng)新來(lái)克服此種情況。畢竟，這就是關(guān)于摩爾在每個(gè)主要節(jié)點(diǎn)上的“定律”的故事(其實(shí)它只是一個(gè)聰明且有先見(jiàn)之明的假設(shè)，而并不是定律)。也許工程的必要性有點(diǎn)像愛(ài)爾蘭作家Samuel Beckett在其于1953年的小說(shuō)“The Unnamable”中的結(jié)尾中所寫(xiě)的那樣：“…你必須繼續(xù)。我無(wú)法繼續(xù)。我會(huì)繼續(xù)。”或者可能是美國(guó)工程師兼作家Samuel C. Florman在他名為“The Existential Pleasures of Engineering”的著作中所指的內(nèi)容。

盡管如此，在某些時(shí)候還是需要激進(jìn)的新方法。目前，我沒(méi)有看到任何這樣的突破，也沒(méi)有看到設(shè)計(jì)人員停止嘗試以更高頻率和耗散的方式，將更多元器件和更多功能安裝到這些PCB之上。也許在PCB這條道路上有一個(gè)三岔路口：一條路通向死胡同，那我們就得停下來(lái)；中間的路是朝緩慢、穩(wěn)定且漸進(jìn)的方向發(fā)展；最后一條路則是某種革命性的途徑，例如轉(zhuǎn)而使用低功耗且沒(méi)有EMC問(wèn)題的全集成光學(xué)器件。

您對(duì)PCB設(shè)計(jì)情況有何看法？我們是否正逐漸接近可利用技術(shù)實(shí)現(xiàn)的極限？未來(lái)的道路有沒(méi)有可能是由一連串小步驟達(dá)到穩(wěn)定的進(jìn)展？或者，我們還沒(méi)真正看清楚的一些突破性技術(shù)是否可望在未來(lái)改變整個(gè)情況并實(shí)現(xiàn)重大進(jìn)步，就像從手工放置元器件和手工布線電路逐漸轉(zhuǎn)變到拾放元器件和PCB所實(shí)現(xiàn)的一樣？