硬件電路設(shè)計(jì)思路分享及原理圖設(shè)計(jì)分析

硬件電路

本文主要是硬件電路設(shè)計(jì)思路的一些分享，硬件電路是電路系統(tǒng)的重要組成部分，硬件電路設(shè)計(jì)是否合理直接影響電路系統(tǒng)的性能。硬件電路設(shè)計(jì)的一般分為設(shè)計(jì)需求分析、原理圖設(shè)計(jì)、PCB設(shè)計(jì)、工藝文件處理等幾個(gè)階段，設(shè)計(jì)過(guò)程中的每一個(gè)細(xì)節(jié)都可能成為導(dǎo)致設(shè)計(jì)成功與失敗的關(guān)鍵。

硬件電路設(shè)計(jì)思路分享

我們學(xué)習(xí)了很多關(guān)于元器件的知識(shí)但仍不能隨心所欲的設(shè)計(jì)出我們想要的電路，這是困擾了很多人的問(wèn)題，追根到底，我們?nèi)鄙俚牟皇抢碚撝R(shí)而是設(shè)計(jì)電路的思路，以及實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)。

在設(shè)計(jì)一款硬件電路時(shí)，除了需要掌握硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、各種設(shè)計(jì)軟件、工具操作技能等等，更重要的是養(yǎng)成一個(gè)良好的硬件電路設(shè)計(jì)思路，這能幫助你更好的、有針對(duì)性的去完成它。如何培養(yǎng)硬件電路的設(shè)計(jì)思路，下面為大家整理了設(shè)計(jì)的基本流程。

電路設(shè)計(jì)思路：

1） 總體思路。設(shè)計(jì)硬件電路，大的框架和架構(gòu) 要搞清楚，但要做到這一點(diǎn)還真不容易。有些大框架也許自己的老板、老師已經(jīng)想好，自己只是把思路具體實(shí)現(xiàn)；但也有些要自己設(shè)計(jì)框架的，那就要搞清楚要實(shí)現(xiàn)什么功能，然后找找有否能實(shí)現(xiàn)同樣或相似功能的參考電路板（要懂得盡量利用他人的成果，越是有經(jīng)驗(yàn)的工程師越會(huì)懂得借鑒他人的成果）。

2） 理解電路。如果你找到了的參考設(shè)計(jì)，那么恭喜你，你可以節(jié)約很多時(shí)間了（包括前期設(shè)計(jì)和后期調(diào)試）。馬上就copy？NO，還是先看懂理解了再說(shuō)，一方面能提高我們的電路理解能力，而且能避免設(shè)計(jì)中的錯(cuò)誤。

3） 沒(méi)有找到參考設(shè)計(jì)？ 沒(méi)關(guān)系。先確定大IC芯片，找datasheet，看其關(guān)鍵參數(shù)是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的關(guān)鍵參數(shù)，以及能否看懂這些關(guān)鍵參數(shù)，都是硬件工程師的能力的體現(xiàn)，這也需要長(zhǎng)期地慢慢地積累。這期間，要善于提問(wèn)，因?yàn)樽约翰欢臇|西，別人往往一句話(huà)就能點(diǎn)醒你，尤其是硬件設(shè)計(jì)。

4） 硬件電路設(shè)計(jì)主要是三個(gè)部分，原理圖，pcb ，物料清單（BOM）表。原理圖設(shè)計(jì)就是將前面的思路轉(zhuǎn)化為電路原理圖。它很像我們教科書(shū)上的電路圖。pcb涉及到實(shí)際的電路板，它根據(jù)原理圖轉(zhuǎn)化而來(lái)的網(wǎng)表（網(wǎng)表是溝通原理圖和pcb之間的橋梁），而將具體的元器件的封裝放置（布局）在電路板上，然后根據(jù)飛線(xiàn)（也叫預(yù)拉線(xiàn)）連接其電信號(hào)（布線(xiàn)）。完成了pcb布局布線(xiàn)后，要用到哪些元器件應(yīng)該有所歸納，所以我們將用到BOM表。

5） 裝配pcb，準(zhǔn)備bom表，一般能直接從原理圖中導(dǎo)出。但是需要注意的是，原理圖中哪些部分元件該上，哪些部分元件不該上，要做到心理有數(shù)。對(duì)于小批量或研究板而言，用excel自己管理倒也方便（大公司往往要專(zhuān)業(yè)軟件來(lái)管理）。而對(duì)于新手而言，第一個(gè)版本，不建議直接交給裝配工廠或焊接工廠將bom的料全部焊上，這樣不便于排查問(wèn)題。最好的方法就是，根據(jù)bom表自己準(zhǔn)備好元件。等到板來(lái)了之后，一步步上元件、調(diào)試。

6） 調(diào)試的問(wèn)題。當(dāng)準(zhǔn)備調(diào)試一塊板的時(shí)候，一定要先認(rèn)真的做好目視檢查，檢查在焊接的過(guò)程中是否有可見(jiàn)的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號(hào)放置錯(cuò)誤，第一腳放置錯(cuò)誤，漏裝配等問(wèn)題，然后用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這個(gè)好習(xí)慣可以避免貿(mào)然上電后損壞單板。

調(diào)試的過(guò)程中要有平和的心態(tài)，遇見(jiàn)問(wèn)題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅(jiān)信“凡事都是有辦法解決的”和“問(wèn)題出現(xiàn)一定有它的原因”，這樣最后一定能調(diào)試成功。

硬件電路設(shè)計(jì)的原理圖設(shè)計(jì)

原理圖設(shè)計(jì)是硬件電路設(shè)計(jì)的核心，合適的器件選型、必要的計(jì)算分析以進(jìn)行參數(shù)搭配、仿真工具的運(yùn)用與驗(yàn)證等是其常用工作流程，最終通過(guò)繪制原理圖將這些技術(shù)用圖形化語(yǔ)言表達(dá)出來(lái)。

1、元器件選型

元器件的選型是原理圖設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。元器件是否合理、優(yōu)質(zhì)選用，將直接影響整個(gè)硬件電路的性能和可靠性，也關(guān)系到產(chǎn)品后期的使用與維護(hù)。在選用元器件時(shí)，應(yīng)根據(jù)電路功能要求確定元器件的關(guān)鍵參數(shù)，圖表中給出了常用元器件選型時(shí)需要關(guān)注的參數(shù)，此外還應(yīng)考慮元器件工作的可靠性、成本、供貨周期等因素。

2、繪制原理圖

在確定好元器件型號(hào)后，就可使用EDA工具軟件繪制電路原理圖。在繪制過(guò)程中應(yīng)該注意以下問(wèn)題：

（1）對(duì)于初次使用的元器件，一定要查看元器件手冊(cè)，弄清楚其關(guān)鍵參數(shù)、封裝、推薦電路等。

（2）盡量使用或借鑒成熟電路，對(duì)于不成熟電路要多測(cè)試。

（3）按照信號(hào)流向繪制原理圖。對(duì)于復(fù)雜電路，可根據(jù)功能模塊分多張sheet繪制，并給出必要的文字說(shuō)明。

（4）網(wǎng)絡(luò)名稱(chēng)的命名盡量遵循信號(hào)的含義，以增加原理圖的可讀性。

（5）綜合考慮PCB性能和加工的效率選擇電路加工流程。因?yàn)樯僖粋€(gè)工藝流程，可以有效縮短硬件電路的加工時(shí)間。加工工藝的優(yōu)選順序?yàn)椋涸骷鎲蚊尜N裝﹥?cè)骷尜N、插混裝﹥雙面貼裝﹥?cè)骷尜N插混裝、焊接面貼裝。

（6）原理圖繪制完成后要編譯。這樣可以檢查出很多問(wèn)題，如缺少網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)、信號(hào)源屬性錯(cuò)誤等。

（7）在原理圖編譯通過(guò)后，需要生成網(wǎng)絡(luò)表。這是原理圖到PCB的一個(gè)必要環(huán)節(jié)，如果原理圖存在錯(cuò)誤，網(wǎng)絡(luò)表是無(wú)法成功導(dǎo)入PCB中的。

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