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  • 硬件電路設(shè)計思路與原理圖設(shè)計分析
    • 發(fā)布時間:2019-11-01 17:48:27
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    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(xì)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
    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。
    硬件電路設(shè)計
    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(rèn)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(jìn)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(dá)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(hù)。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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