钱兰点头：“这个想法有道理，兼顾了集成度和灵活性，但PID算法要乘加运算，要用运算放大器，要用反馈电容电阻。这一块，占的面积至少是分频器的三倍。两千五百个管子，一半都得用在这上头。”
模拟电路占的面积，比数字电路大得多。
一个运算放大器，可能要几十个管子，还要配电阻电容。
在五微米工艺下，这些元件占的地方，能放几百个数字门。
吕辰想了想：“如果砍掉PID，只用简单的比较器，那控制精度就下来了。赵老师那边要的是微米级定位，光靠比较器不行。”
三人沉默了。
图纸摊在桌上，阳光从窗户照进来，照在那张密密麻麻的草图上。
过了好一会儿，诸葛彪开口了：“要不，脉冲发生器，用计数器加ROM查表实现？”
吕辰看向他：“什么意思？”
诸葛彪拿起笔，在纸上画了个示意图：“传统的脉冲发生器，是用分频器加逻辑门，产生固定的步进脉冲。但咱们这个电机，要跑不同的速度，要加减速，要S曲线，靠纯逻辑太复杂了。”
他在图上画了一个方框，标着“计数器”，又画了一个方框，标着“ROM”。
“用计数器产生地址，ROM里存着预先算好的脉冲时序。电机要跑什么速度，就从ROM里读出对应的脉冲序列。这样，脉冲发生器这一块，就可以做成数字电路，面积小，功耗低，还灵活。”
钱兰眼睛亮了：“这个思路好。ROM可以用晶体管阵列实现，一个比特一个管子，比模拟电路省地方多了。”
吕辰盯着那张图，脑子里飞快地转着。
计数器加ROM查表，确实比纯逻辑实现灵活得多。而且ROM是数字电路，面积小，工艺容错性好。就算有几个坏掉的存储单元，也可以通过冗余设计来弥补。
“PID那块怎么办？”他问。
钱兰想了想：“PID还是要片上。但可以把连续时间的模拟PID，改成离散时间的数字PID。”
吕辰愣了一下：“数字PID？”
“对。”钱兰拿起笔，在纸上写了个公式，“位置式PID算法，u(k) = Kpe(k) + Kisum(e(j)) + Kd*(e(k)-e(k-1))。这个可以用加法器、乘法器、寄存器实现，全是数字电路。”
诸葛彪凑过来看那个公式，眉头皱着：“数字PID……要用乘法器？乘法器占地方也不小。”
“可以用移位加代替乘法。”钱兰说，“Kp、Ki、Kd这些系数，事先量化成二进制，然后通过移位和加法来实现。精度可能差一点，但对于电机控制足够了。”
吕辰笑道：“你们两个，今天这是开了窍了？一个ROM查表，一个数字PID，全是数字方案。”
诸葛彪也笑了：“被逼出来的。就那么点地方，不往数字上靠，根本放不下。”
钱兰在笔记本上飞快地记着：“那咱们就这么定，晶振接口，用差分放大器加施密特触发器。分频器，用可编程计数器阵列。脉冲发生器，用计数器加ROM查表。反馈处理，用增量式光栅尺解码逻辑加误差比较器。PID控制器，用数字PID，系数可配置。功率驱动接口，用推挽输出加过流保护。温补接口，用温度传感器加查表补偿。”
她写完，抬起头，看着吕辰和诸葛彪：“还有什么要加的？”
吕辰想了想：“留测试接口。芯片流出来，要能测里面每个模块的工作状态。不然出了问题，都不知道是哪个模块坏了。”
钱兰点点头，在笔记本上加了一行：“测试接口：扫描链+关键节点引出。”
诸葛彪也说：“电源和地要多留几个引脚。数字电路和模拟电路要分开供电，减少干扰。”
钱兰又加了一行：“分离供电：模拟VDD/数字VDD/驱动VDD。”
三个人围着那张图纸，一条一条地过。
时钟输入，分频倍频，脉冲生成，反馈处理，数字PID，功率驱动，温补接口，测试接口，分离供电……
每一条都讨论得清清楚楚，每一条都写在笔记本上。
等到全部过完，已经快中午了。
吕辰直起腰，活动了一下僵硬的脖子：“差不多了。下午我把这个框图整理成正式文档，明天咱们去找宋教授汇报。”
诸葛彪点点头，把那些散乱的图纸收起来。
钱兰合上笔记本，笑道：“也难怪陈厂长他们要做这个，昨天我去看了GCA-201CGS，手动进给。操作员得憋着气，一丝颤抖都不敢有，才能把线条对准。”
她比划了一下：“一块晶元放上去，曝光一百次，就是憋气一百次。他们是真的做到了，内炼一口气，外炼精骨皮。”
说完，大家都笑了起来。
诸葛彪道：“GCA-201CGS是半接触式，多少还有电机驱动，已经算好的了，我们中试线那个原型机才真的是要了命。进给全造手动，那个摇柄就是个杠杆，对准了后就不敢松手，一松手就自动漂移，柳工就这样用了半年，谁都没告诉。还是一次陈志国来看了一眼，指出了杠杆原理，车了一个环形柄上去，才算解决，柳工激动得当场招婿。”
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