硬件電路設計思路分享及原理圖設計分析

硬件電路

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

硬件電路設計思路分享

我們學(xué)習了很多關(guān)于元器件的知識但仍不能隨心所欲的設計出我們想要的電路，這是困擾了很多人的問(wèn)題，追根到底，我們缺少的不是理論知識而是設計電路的思路，以及實(shí)戰經(jīng)驗。

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

電路設計思路：

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(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；但也有些要自己設計框架的，那就要搞清楚要實(shí)現什么功能，然后找找有否能實(shí)現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(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計，那么恭喜你，你可以節約很多時(shí)間了（包括前期設計和后期調試）。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，而且能避免設計中的錯誤。

3） 沒(méi)有找到參考設計？ 沒(méi)關(guān)系。先確定大IC芯片，找datasheet，看其關(guān)鍵參數是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的關(guān)鍵參數，以及能否看懂這些關(guān)鍵參數，都是硬件工程師的能力的體現，這也需要長(cháng)期地慢慢地積累。這期間，要善于提問(wèn)，因為自己不懂的東西，別人往往一句話(huà)就能點(diǎn)醒你，尤其是硬件設計。

4） 硬件電路設計主要是三個(gè)部分，原理圖，pcb ，物料清單（BOM）表。原理圖設計就是將前面的思路轉化為電路原理圖。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，它根據原理圖轉化而來(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，然后根據飛線(xiàn)（也叫預拉線(xiàn)）連接其電信號（布線(xiàn)）。完成了pcb布局布線(xiàn)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） 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，哪些部分元件不該上，要做到心理有數。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(zhuān)業(yè)軟件來(lái)管理）。而對于新手而言，第一個(gè)版本，不建議直接交給裝配工廠(chǎng)或焊接工廠(chǎng)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bom表自己準備好元件。等到板來(lái)了之后，一步步上元件、調試。

6） 調試的問(wèn)題。當準備調試一塊板的時(shí)候，一定要先認真的做好目視檢查，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放置錯誤，第一腳放置錯誤，漏裝配等問(wèn)題，然后用萬(wàn)用表測量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這個(gè)好習慣可以避免貿然上電后損壞單板。

調試的過(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，要堅信“凡事都是有辦法解決的”和“問(wèn)題出現一定有它的原因”，這樣最后一定能調試成功。

硬件電路設計的原理圖設計

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

1、元器件選型

元器件的選型是原理圖設計過(guò)程中的一個(gè)重要環(huán)節。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。在選用元器件時(shí)，應根據電路功能要求確定元器件的關(guān)鍵參數，圖表中給出了常用元器件選型時(shí)需要關(guān)注的參數，此外還應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(guò)程中應該注意以下問(wèn)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、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。對于復雜電路，可根據功能模塊分多張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(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(wèn)題，如缺少網(wǎng)絡(luò )標號、信號源屬性錯誤等。

（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，如果原理圖存在錯誤，網(wǎng)絡(luò )表是無(wú)法成功導入PCB中的。

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