硬件电路设计思路分享及原理图设计分析

硬件电路

本文(wen)主要是(shi)硬(ying)(ying)件(jian)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)思路(lu)(lu)(lu)(lu)的(de)(de)一些分(fen)享(xiang)，硬(ying)(ying)件(jian)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)是(shi)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)系统(tong)的(de)(de)重要组成(cheng)(cheng)部分(fen)，硬(ying)(ying)件(jian)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)是(shi)否合理(li)直接影响电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)系统(tong)的(de)(de)性能。硬(ying)(ying)件(jian)电(dian)(dian)(dian)路(lu)(lu)(lu)(lu)设(she)(she)(she)计(ji)(ji)的(de)(de)一般分(fen)为设(she)(she)(she)计(ji)(ji)需(xu)求分(fen)析、原理(li)图设(she)(she)(she)计(ji)(ji)、PCB设(she)(she)(she)计(ji)(ji)、工艺文(wen)件(jian)处理(li)等几个阶段，设(she)(she)(she)计(ji)(ji)过程中的(de)(de)每一个细节都(dou)可能成(cheng)(cheng)为导致设(she)(she)(she)计(ji)(ji)成(cheng)(cheng)功与失(shi)败的(de)(de)关键。

硬件电路设计思路分享

我们学习了很多关于元器件的知识但仍(reng)不能随心所(suo)欲的设计出我们想要的电(dian)路，这(zhei)是(shi)困扰了很多人的问题，追根到(dao)底，我们缺少的不是(shi)理(li)论知识而是(shi)设计电(dian)路的思路，以(yi)及实战经(jing)验。

在设计一(yi)款硬(ying)件(jian)(jian)电路(lu)时，除(chu)了(le)需要掌(zhang)握硬(ying)件(jian)(jian)设计基(ji)础、各种(zhong)设计软(ruan)件(jian)(jian)、工具操作技能(neng)等等，更重要的(de)(de)是养(yang)成一(yi)个良好(hao)的(de)(de)硬(ying)件(jian)(jian)电路(lu)设计思(si)(si)路(lu)，这能(neng)帮助你(ni)更好(hao)的(de)(de)、有针(zhen)对性的(de)(de)去完(wan)成它。如何培养(yang)硬(ying)件(jian)(jian)电路(lu)的(de)(de)设计思(si)(si)路(lu)，下面为大家整理了(le)设计的(de)(de)基(ji)本(ben)流程。

电路设计思路：

1） 总体思路(lu)。设计硬件(jian)电(dian)路(lu)，大的(de)框(kuang)架和架构(gou) 要搞清(qing)楚，但要做(zuo)到(dao)这一点还真(zhen)不(bu)容(rong)易。有(you)些大框(kuang)架也许自己(ji)(ji)的(de)老(lao)板(ban)、老(lao)师已经想(xiang)好，自己(ji)(ji)只是(shi)把思路(lu)具体实(shi)现；但也有(you)些要自己(ji)(ji)设计框(kuang)架的(de)，那(nei)就要搞清(qing)楚要实(shi)现什(shen)么功(gong)能(neng)，然后找找有(you)否能(neng)实(shi)现同(tong)样(yang)或相似(si)功(gong)能(neng)的(de)参考(kao)电(dian)路(lu)板(ban)（要懂(dong)得尽量(liang)利用他(ta)人(ren)的(de)成果，越是(shi)有(you)经验的(de)工程师越会懂(dong)得借鉴他(ta)人(ren)的(de)成果）。

2） 理(li)解(jie)电路(lu)(lu)。如果你(ni)找到了(le)(le)的参(can)考设计，那么(me)恭喜你(ni)，你(ni)可以节约很(hen)多时(shi)间了(le)(le)（包括(kuo)前期设计和(he)后期调试）。马上就copy？NO，还是(shi)先看懂(dong)理(li)解(jie)了(le)(le)再说，一方面能(neng)提高我们的电路(lu)(lu)理(li)解(jie)能(neng)力(li)，而且能(neng)避免设计中的错(cuo)误。

3） 没有找到(dao)参(can)(can)考设(she)计？ 没关系(xi)。先确定大IC芯片(pian)，找datasheet，看其关键参(can)(can)数(shu)是否(fou)符合(he)自己的(de)(de)要求，哪些才是自己需要的(de)(de)关键参(can)(can)数(shu)，以及能(neng)否(fou)看懂这些关键参(can)(can)数(shu)，都是硬件工(gong)程师的(de)(de)能(neng)力的(de)(de)体现，这也(ye)需要长期(qi)(qi)地慢(man)(man)慢(man)(man)地积累(lei)。这期(qi)(qi)间，要善于提问，因为自己不懂的(de)(de)东西，别人往(wang)往(wang)一句话就能(neng)点醒你，尤其是硬件设(she)计。

4） 硬件(jian)电路设计(ji)主要(yao)是(shi)三个部分，原(yuan)理(li)图(tu)(tu)(tu)，pcb ，物料清单（BOM）表(biao)。原(yuan)理(li)图(tu)(tu)(tu)设计(ji)就是(shi)将(jiang)前面的(de)思路转(zhuan)化(hua)(hua)为电路原(yuan)理(li)图(tu)(tu)(tu)。它很像(xiang)我(wo)们(men)教科书上(shang)的(de)电路图(tu)(tu)(tu)。pcb涉及到(dao)实际的(de)电路板(ban)，它根据原(yuan)理(li)图(tu)(tu)(tu)转(zhuan)化(hua)(hua)而来的(de)网(wang)表(biao)（网(wang)表(biao)是(shi)沟通原(yuan)理(li)图(tu)(tu)(tu)和pcb之间的(de)桥梁(liang)），而将(jiang)具体的(de)元器(qi)件(jian)的(de)封装(zhuang)放置（布(bu)局）在(zai)电路板(ban)上(shang)，然后根据飞线（也叫(jiao)预拉线）连接(jie)其电信号（布(bu)线）。完成了pcb布(bu)局布(bu)线后，要(yao)用到(dao)哪些元器(qi)件(jian)应该有所归(gui)纳，所以我(wo)们(men)将(jiang)用到(dao)BOM表(biao)。

5） 装(zhuang)配(pei)pcb，准备bom表(biao)(biao)，一(yi)般能直(zhi)接从(cong)原理(li)(li)(li)图中导出。但是(shi)(shi)需要(yao)注意的(de)是(shi)(shi)，原理(li)(li)(li)图中哪些部(bu)分(fen)元(yuan)件(jian)该(gai)上(shang)，哪些部(bu)分(fen)元(yuan)件(jian)不(bu)该(gai)上(shang)，要(yao)做到心(xin)理(li)(li)(li)有数。对于小批量(liang)或研究(jiu)板而言(yan)，用excel自己管(guan)理(li)(li)(li)倒也方(fang)便（大公司(si)往往要(yao)专业软(ruan)件(jian)来管(guan)理(li)(li)(li)）。而对于新手而言(yan)，第一(yi)个版本，不(bu)建议直(zhi)接交(jiao)给装(zhuang)配(pei)工厂或焊(han)(han)接工厂将bom的(de)料(liao)全(quan)部(bu)焊(han)(han)上(shang)，这样(yang)不(bu)便于排查问题。最好(hao)的(de)方(fang)法就是(shi)(shi)，根据bom表(biao)(biao)自己准备好(hao)元(yuan)件(jian)。等到板来了(le)之(zhi)后(hou)，一(yi)步步上(shang)元(yuan)件(jian)、调试。

6） 调试(shi)的(de)(de)问题(ti)(ti)。当准备调试(shi)一块板的(de)(de)时候(hou)，一定要先认真(zhen)的(de)(de)做好目视检(jian)查(cha)，检(jian)查(cha)在焊接的(de)(de)过程中是(shi)否(fou)有可(ke)见的(de)(de)短路(lu)和管(guan)脚搭锡等(deng)故障，检(jian)查(cha)是(shi)否(fou)有元(yuan)器件(jian)型号(hao)放(fang)置错误，第(di)一脚放(fang)置错误，漏(lou)装配等(deng)问题(ti)(ti)，然(ran)后(hou)用万用表(biao)测量(liang)各个(ge)(ge)电源到地的(de)(de)电阻，以(yi)检(jian)查(cha)是(shi)否(fou)有短路(lu)，这个(ge)(ge)好习惯可(ke)以(yi)避免贸(mao)然(ran)上电后(hou)损坏单(dan)板。

调(diao)试的过(guo)程(cheng)中要(yao)有(you)(you)平和(he)的心(xin)态(tai)，遇(yu)见问(wen)题是(shi)非(fei)常正常的，要(yao)做的就是(shi)多做比较和(he)分析(xi)，逐步(bu)的排(pai)除可能的原(yuan)因，要(yao)坚信“凡事都是(shi)有(you)(you)办法解决的”和(he)“问(wen)题出现一定有(you)(you)它的原(yuan)因”，这样最后一定能调(diao)试成功。

硬件电路设计的原理图设计

原理图设计(ji)是硬件(jian)电路设计(ji)的(de)核心，合适的(de)器件(jian)选型、必(bi)要的(de)计(ji)算分析(xi)以进行参数搭配(pei)、仿(fang)真工具的(de)运用(yong)与验证(zheng)等是其常用(yong)工作流程，最终通过绘制原理图将这(zhei)些技术用(yong)图形化语(yu)言表达出来。

1、元器件选型

元(yuan)器件(jian)(jian)的(de)(de)选(xuan)型(xing)是原理图(tu)设(she)计过(guo)程中的(de)(de)一个(ge)重要(yao)环节。元(yuan)器件(jian)(jian)是否合理、优质选(xuan)用，将(jiang)直接影响整个(ge)硬件(jian)(jian)电(dian)路(lu)的(de)(de)性(xing)能和可(ke)靠(kao)性(xing)，也关(guan)系到产品(pin)后期的(de)(de)使用与(yu)维护。在选(xuan)用元(yuan)器件(jian)(jian)时，应根(gen)据电(dian)路(lu)功能要(yao)求确定元(yuan)器件(jian)(jian)的(de)(de)关(guan)键(jian)参数，图(tu)表(biao)中给出了常用元(yuan)器件(jian)(jian)选(xuan)型(xing)时需要(yao)关(guan)注的(de)(de)参数，此外还(hai)应考虑(lv)元(yuan)器件(jian)(jian)工作的(de)(de)可(ke)靠(kao)性(xing)、成(cheng)本、供货周期等因素。

2、绘制原理图

在(zai)确定好元(yuan)器件(jian)型(xing)号后，就可使用EDA工具软(ruan)件(jian)绘(hui)制电路(lu)原理图。在(zai)绘(hui)制过(guo)程中应该注意(yi)以(yi)下问题：

（1）对于初次(ci)使用的元(yuan)器件，一(yi)定要(yao)查看(kan)元(yuan)器件手册(ce)，弄(nong)清楚(chu)其(qi)关键参数、封装、推(tui)荐电路等。

（2）尽量使用或借鉴成熟(shu)电(dian)路(lu)，对于(yu)不成熟(shu)电(dian)路(lu)要多测试。

（3）按(an)照信号(hao)流向绘(hui)制原理图。对于(yu)复杂电路，可根据功能(neng)模块分多张sheet绘(hui)制，并给出必要的文字说明。

（4）网络名称的(de)命名尽量遵循信号的(de)含义，以增加原理图的(de)可读性。

（5）综合考虑PCB性(xing)能和加(jia)工(gong)的(de)(de)效(xiao)率选择(ze)电路(lu)加(jia)工(gong)流程。因为(wei)少一个工(gong)艺流程，可(ke)以有效(xiao)缩(suo)短硬件(jian)(jian)(jian)电路(lu)的(de)(de)加(jia)工(gong)时间。加(jia)工(gong)工(gong)艺的(de)(de)优选顺序(xu)为(wei)：元(yuan)器件(jian)(jian)(jian)面(mian)单面(mian)贴(tie)装﹥元(yuan)器件(jian)(jian)(jian)面(mian)贴(tie)、插混(hun)(hun)装﹥双(shuang)面(mian)贴(tie)装﹥元(yuan)器件(jian)(jian)(jian)面(mian)贴(tie)插混(hun)(hun)装、焊(han)接面(mian)贴(tie)装。

（6）原理图绘(hui)制完(wan)成后要(yao)编译。这样(yang)可以检查出(chu)很多问(wen)题，如缺少网络(luo)标号、信号源(yuan)属(shu)性错(cuo)误等。

（7）在原(yuan)理(li)图编译通过(guo)后，需要(yao)生成网络表。这是原(yuan)理(li)图到PCB的(de)一(yi)个必要(yao)环节，如果原(yuan)理(li)图存在错误(wu)，网络表是无法(fa)成功导入PCB中的(de)。

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