電路硬件設計步驟

電路硬件設計步驟獻給那些剛開始或即將開始設計硬電的人。時光飛逝，離俺最初畫第一塊電路已有年剛剛開始接觸電路板的時候，與你一樣，俺充滿了疑惑同時又帶著些興奮網(wǎng)上許多關于硬件電路的經(jīng)驗識讓人目不暇接像信號完整性EMI，設計準會把你搞暈。別急，一切要慢慢來。1）總體思路。設計硬件電路，大的框架和架構要搞清楚，但要做到這一點還真不容易。有些大框架也許自己的老板老已經(jīng)想好自只是把思路具體實現(xiàn)也有些要自己設計框架的那就要搞清楚要實現(xiàn)么功能后找有否能實現(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)驗工程越會懂得借鑒他人的成果2）理解電路。如果你找到了的參考設計，那么恭喜你，你可以節(jié)約很多時間了（包括前期設計和后期調(diào)試就copy？還先看懂理解了再說一方面能提高我們的電路理解能力，而且能避免設計中的錯誤。3沒有找到參考設計?沒系先定大IC芯片找datasheet看關鍵參是否符合自己的要求哪些才是自己需要關鍵參數(shù)及能否看懂這些關鍵參數(shù)都是硬件工程師的能力的體現(xiàn)，這也需要長期地慢慢地積累。這期間，要善于提問，因為自己不懂的東西，別人往往一句話就能點醒你，尤其是硬件設計。4）硬件電路設計主要是三個部分，原理圖pcb，料清單BOM）。原理圖設計就是將前面的思路轉(zhuǎn)化為電路原理圖。它很像我們教科書上的電路圖涉到實際的電路板，它根據(jù)原理圖轉(zhuǎn)化而來的網(wǎng)表（網(wǎng)表是溝通原理圖和之間的橋梁將體的元器件的裝（布局在電路上然后根據(jù)飛（也叫預拉線連接其電信（布線完成了pcb布局布線后，要用到哪些元器件應該有所歸納，所以我們將用到BOM表5）用什么工具，就是altimuml容上手，在國內(nèi)也比較流行，應付一般的工作已經(jīng)足夠，適合初入門的設計者使用。其實無論用簡單的protel或復雜的cadence工，硬件計大環(huán)節(jié)是一樣的protel上的操作類似是post-command型的；而cadence的品&allegro是pre-command型用了protel突然轉(zhuǎn)向cadence的具會習慣就是這個原因計大環(huán)節(jié)都要有1）原理圖設計。）pcb設計3）制作BOM表?，F(xiàn)在簡要談一下設計流程（步驟1）原理圖庫建立。要將一個新元件擺放在原理圖上，我們必須得建立改元件的庫。庫中16

電路硬件設計步驟主要定義了該新元件的管腳定義及其屬性且以具體的圖形形式來代我常?？吹降氖且粋€矩形（代表其BODY圍許多短線（代表C管腳protel創(chuàng)庫及其簡單，而且因為用的人多元都能找到現(xiàn)成的庫點對使用者極為方便清icbody，icpins，，，analog，digital，powerpin等別。2有了充足的庫之后就可以在原理上畫圖了按照和統(tǒng)設計的要求通過wire把關元件連接起來關地方添加和text注line的區(qū)別在于，前者有電氣屬性，后者沒有。wire適用于連接相同網(wǎng)絡line適于注釋圖形。這個時候，應搞清一些基本概念，如，bus，，等等。3）做完這一步，我們就可以生成netlist了這個是理圖與之的橋梁。原理圖是我們能認知的形式將其轉(zhuǎn)化為pcb須原理圖轉(zhuǎn)化它認識的形式，然后再處理、轉(zhuǎn)化為。4）得到netlist，上畫pcb別急，先做先ERC是氣規(guī)則查的縮寫。它能對一些原理圖基本的設計錯誤進行排查如多個output接一起等問題一要仔細檢查自己的原理圖不過分依賴工畢竟工具并不能明白你的系統(tǒng)只是純粹地根據(jù)一些基本規(guī)則排查5）從netlist得到了pcb，一堆密密麻麻的元件，和數(shù)不清的飛線是不是讓你嚇了一跳？呵呵，別急還得慢慢來。6定板框大小keepout或mechanic個板框?qū)⑾拗屏四悴季€的區(qū)域。需要根據(jù)需求好考慮板長，板寬（有時，還得考慮板厚，疊層也得考慮好的意思就是，板層有幾層，怎么應用，比如板總共層頂層走信號，中間第一層電源，中間第二層鋪地，底層走信號先解釋一下2）中的語post-command，如我們要拷貝一個元件們要先選中這個object，后按ctrl+C，后按copy命令發(fā)生在選中object之種操作windows和都用的這種方式。但是concept就是另外一種方式，我們叫做pre-command。樣我們要拷貝一個東西，先按ctrl+C，然后再選中object，在外面單擊（命令發(fā)生在選中之1）確定完板框之后，就該元件布局（擺放）了，布局這步極為關鍵。它往往決定了后期布線的難易。哪些元器件該擺正面些元件該擺背面都要有所考量。但是這些都是一個仁者見仁見的問題同度考慮擺放位置都可以不一樣自己畫了原理圖，26

電路硬件設計步驟明白所有元件功能然對元件擺放有清楚的認如讓一個不是畫原理圖的人來擺放元件，其結果往往會讓你大吃一^_^于初入門的，注意模擬元件，數(shù)字件的隔離，以及機械位置的擺放，同時注意電源的拓撲就可以了。2）接下來就是布線。這與布局往往是互動的。有經(jīng)驗的人往往在開始就能看出哪些地方能布線成功。如果有些地方難以布線還需要改動布局。對于fpga設來說往往還要改動原理圖來使布線更加順暢布和局問題涉及的因素很多于高速數(shù)字部分因牽扯到信號完整性問題而變得復雜往這些問題又是難以定量或即使定量也難以計算的在信號頻率不是很高的情況下，應以布通為第一原則。3）OK了？別急，用DRC檢檢查先。這是一定要檢查的DRC對于布線完成覆蓋率以及規(guī)則違反的地方都會有所標注，按照這個再一一的排查，修正。4）有些還要加上敷銅（可能會導致成本增加線部分做成淚滴（工廠也許會幫你加后文轉(zhuǎn)成gerber文就可交生了些接也，工廠會幫你轉(zhuǎn)5）要裝配pcb準備bom表，一般能直接從原理圖中導出。但是需要注意的是，原理圖中哪些部分元件該上部元件不該上到心理有數(shù)小量或研究板而言，用excel自管理倒也方公司往往要專業(yè)軟件來管理手言個本，不建議直接交給裝配工廠或焊接工廠將的全部焊上，這樣不便于排查問題。最好的方法就是，根據(jù)表自己準備好元件。等到板來了之后，一步步上元件、調(diào)試。再談談調(diào)試吧。1）拿到板第一步做什么，不要急急忙忙供電看功能，硬件調(diào)試不可能一步調(diào)試完成的。先拿萬用表看看關鍵網(wǎng)絡是否有不正常要看電源與地之間有否短盡生產(chǎn)廠商已經(jīng)幫你做過測試這一步還是要己親自看看時候看起來某些步驟挺繁瑣但是可以節(jié)約你后面不少時間與不光pcb有關在生產(chǎn)制作的任何一個環(huán)節(jié)可能導致這個問題，短一般不會造成災難性的后果，但是電源短路......2）電源網(wǎng)絡沒短路？那么好，那就看看電源輸出是否是自己理想的值，對于初學者，調(diào)試的時候最好IC一件片上，第一個要上的就是電源芯片。3網(wǎng)短路了？這個比較麻煩要細看看自己原理圖是否有可能這樣的情況，同時結合割線的方法一步步排查倒底是什么地方短路了，是pcb問題（一般比較爛的pcb廠就可能出現(xiàn)這種情況是配的問題，還是自己設計的問題。關于檢查短路還有一些36

電路硬件設計步驟技巧，這在今后登出.....3）電源芯片沒有輸出？檢查檢查你的電源芯片輸入是否正常吧，還需要檢查的地方有使能信號，分電阻，反饋網(wǎng)絡.....4)電芯輸出值不在預料范圍？如果超過很離譜，比如到了10%那么看看分壓電阻先，這兩個分壓電阻一般要用的度，這你做到了沒有，同時看看反饋網(wǎng)絡吧，這也會影響你的輸出電源的范圍。5）電源輸出正常了，別高興，如果有條件的話，拿示波器看看吧，看看電源的輸出跳變是否正常是取開電的瞬電源從無到有的情于什么要看著個......專業(yè)人士還是要看的～）這一節(jié)談談電源無疑電源設計是整個電板重要的一環(huán)。電源不穩(wěn)定，其他啥都別談。我想不用balabala述它究竟有多么重要了。在電源設計我們用得最多的場合是，從一個穩(wěn)定的高電壓得一個穩(wěn)定的低電。這也就是經(jīng)常說的直-直)，直流-直中用得最多的電源穩(wěn)壓芯片有兩種，一種叫低差線性穩(wěn)壓器我后面說的線性穩(wěn)壓電源也是指)另一種叫（寬調(diào)制開關電源，我們在本文也稱開電們常常聽到PWM的效率高，但是LDO的響應快，這是為什么呢？別著急，先讓我們看看它們的原理。下面會涉及一些理論知識，但是依然非常淺顯易懂，如果你不懂得查一下自己的基礎了。一）線性穩(wěn)壓電源的工作原理如圖是線性穩(wěn)壓電源內(nèi)部結構的簡單示意圖。我們的目的是從高電壓Vs得低電壓。46

電路硬件設計步驟圖中，經(jīng)兩個分電阻分壓得到V+被送入放大器（我們把這個放大器叫做誤差放大器）的正端，而放大器的負端是源內(nèi)部參考電平（這個參考電平是恒定的大器的輸出Va連到的極來控制MOSFET的阻抗變時MOSFET的抗變大；變時MOSFET的抗小MOSFET上的壓降將是?，F(xiàn)在我們來看Vo是么穩(wěn)定的小V+將變小器輸出Va將變小，這將導致MOSFET的阻抗變小，這樣經(jīng)過同樣的電流，MOSFET的差將變小，于是上抬來抑制Vo的小。同理Vo變V+變大，Va變MOSFET的抗變大，經(jīng)過同樣的電流，MOSFET的差變大，于是抑制變。二）開關電的工作原理如上圖，為了從電壓Vs得，關電源采用了用一定占空比的方波Vg1,Vg2推上下MOS管Vg1和是相的，為高，為；上管開時，下MOS管閉；下MOS管開時，上管關閉。由此在L左端形成了一定空比的方波電壓，電感L和電容C我可以看作是低通濾波器，因此方波電壓經(jīng)過濾后就得到了濾波后的穩(wěn)定電壓。Vo經(jīng)過R1分后送入第一個放大器（誤差放大器）的負端，誤差放大器的輸出Va做為第二個放大器PWM放大器）的正端PWM放大器的輸出是一個有一定占空比的方波，經(jīng)過門邏電路處理得到兩個反相的方波、來制MOSFET的開關。誤差放大器的正端Vref是一恒的電壓，而PWM放器的負端Vt是個三角波信