硬件電路設(shè)計思路分享及原理圖設(shè)計分析

硬件電路

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

硬件電路設(shè)計思路分享

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

在設(shè)計一款硬件電路時，除了需要掌握硬件設(shè)計基礎(chǔ)、各種設(shè)計軟件、工具操作技能等等，更重要的是養(yǎng)成一個良好的硬件電路設(shè)計思路，這能幫助你更好的、有針對性的去完成它。如何培養(yǎng)硬件電路的設(shè)計思路，下面為大家整理了設(shè)計的基本流程。

電路設(shè)計思路：

1） 總體思路。設(shè)計硬件電路，大的框架和架構(gòu) 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、老師已經(jīng)想好，自己只是把思路具體實現(xiàn)；但也有些要自己設(shè)計框架的，那就要搞清楚要實現(xiàn)什么功能，然后找找有否能實現(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)驗的工程師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(shè)計，那么恭喜你，你可以節(jié)約很多時間了（包括前期設(shè)計和后期調(diào)試）。馬上就copy？NO，還是先看懂理解了再說，一方面能提高我們的電路理解能力，而且能避免設(shè)計中的錯誤。

3） 沒有找到參考設(shè)計？ 沒關(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(shè)計。

4） 硬件電路設(shè)計主要是三個部分，原理圖，pcb ，物料清單（BOM）表。原理圖設(shè)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。pcb涉及到實際的電路板，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（也叫預(yù)拉線）連接其電信號（布線）。完成了pcb布局布線后，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（大公司往往要專業(yè)軟件來管理）。而對于新手而言，第一個版本，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。等到板來了之后，一步步上元件、調(diào)試。

6） 調(diào)試的問題。當(dāng)準(zhǔn)備調(diào)試一塊板的時候，一定要先認真的做好目視檢查，檢查在焊接的過程中是否有可見的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號放置錯誤，第一腳放置錯誤，漏裝配等問題，然后用萬用表測量各個電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這個好習(xí)慣可以避免貿(mào)然上電后損壞單板。

調(diào)試的過程中要有平和的心態(tài)，遇見問題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅信“凡事都是有辦法解決的”和“問題出現(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)計的原理圖設(shè)計

原理圖設(shè)計是硬件電路設(shè)計的核心，合適的器件選型、必要的計算分析以進行參數(shù)搭配、仿真工具的運用與驗證等是其常用工作流程，最終通過繪制原理圖將這些技術(shù)用圖形化語言表達出來。

1、元器件選型

元器件的選型是原理圖設(shè)計過程中的一個重要環(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。在選用元器件時，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后，就可使用EDA工具軟件繪制電路原理圖。在繪制過程中應(yīng)該注意以下問題：

（1）對于初次使用的元器件，一定要查看元器件手冊，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，對于不成熟電路要多測試。

（3）按照信號流向繪制原理圖。對于復(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明。

（4）網(wǎng)絡(luò)名稱的命名盡量遵循信號的含義，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。因為少一個工藝流程，可以有效縮短硬件電路的加工時間。加工工藝的優(yōu)選順序為：元器件面單面貼裝﹥元器件面貼、插混裝﹥雙面貼裝﹥元器件面貼插混裝、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題，如缺少網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號、信號源屬性錯誤等。

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

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