電路設(shè)計太復(fù)雜？五大總結(jié)助你快速上手（一）

 關(guān)鍵詞: 來源:未知 作者:IOTER 2019-11-11 21:43:45

在網(wǎng)上有許多關(guān)于硬件電路的經(jīng)驗(yàn)、知識讓人目不暇接，像信號完整性，EMI和PS設(shè)計準(zhǔn)會把你搞暈。別急，一切要慢慢來。

本文通過和大家探討一些自己關(guān)于硬件電路設(shè)計方面的心得，獻(xiàn)給那些剛開始或即將開始設(shè)計硬件電路的人，讓大家在硬件電路設(shè)計路上少走彎路。

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(diǎn)還真不容易。有些大框架也許已經(jīng)想好，自己只是把思路具體實(shí)現(xiàn)；但也有些框架要自己設(shè)計，那就要搞清楚要實(shí)現(xiàn)什么功能，然后找找是否有能實(shí)現(xiàn)同樣或相似功能的參考電路板。

2、理解電路

如果你找到了參考設(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)整）。但不要馬上就復(fù)制過來，還是先看懂理解了再說，這樣一方面能提高我們的電路理解能力，而且在能避免設(shè)計中出錯。

3、沒有找到參考設(shè)計?

先確定大IC芯片，然后找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)，這些都是硬件工程師能力的體現(xiàn)，需要長期、慢慢地積累。

這期間要善于提問，因?yàn)樽约翰欢臇|西，別人往往一句話就能點(diǎn)醒你，尤其是硬件設(shè)計。

4、硬件電路的三個主要設(shè)計部分

原理圖、PCB和物料清單（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(shí)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），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，就應(yīng)該歸納要用到哪些元器件，所以我們要用到BOM表。

5、用什么工具?

Protel，也就是altimuml。容易上手，在國內(nèi)也比較流行，應(yīng)付一般的工作已經(jīng)足夠，適合初入門的設(shè)計者使用。

其實(shí)無論用簡單的Protel或者復(fù)雜的cadence工具，硬件設(shè)計大環(huán)節(jié)是一樣的。

設(shè)計大環(huán)節(jié)都要有：

1)、原理圖設(shè)計。

2)、PCB設(shè)計。

3)、制作BOM表。

電路設(shè)計太復(fù)雜？五大總結(jié)助你快速上手（二）

 關(guān)鍵詞: 來源:未知 作者:IOTER 2019-11-11 21:44:53

在上一篇文章“電路設(shè)計太復(fù)雜？五大總結(jié)助你快速上手（一）”中，我們介紹了關(guān)于硬件電路設(shè)計方面的思路，下面簡要談一下設(shè)計流程：

（1）原理圖庫建立。要將一個新元件擺放在原理圖上，我們必須建立該元件的庫。庫中主要定義了該新元件的管腳定義及其屬性，并且以具體的圖形形式來代表（我們常常看到的是一個矩形（代表其IC BODY），周圍有許多短線（代表IC管腳））。

Protel創(chuàng)建庫非常簡單，而且因?yàn)橛玫娜硕?，許多元件都能找到現(xiàn)成的庫，這一點(diǎn)對使用者極為方便。應(yīng)搞清楚ic body、ic pins、input pin、output pin、 analog pin、digital pin、power pin等的區(qū)別。

（2）有了充足的庫之后，就可以在原理圖上畫圖了。按Datasheet和系統(tǒng)設(shè)計的要求，通過wire把相關(guān)元件連接起來。在相關(guān)的地方添加line和文本注釋。

wire和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(luò)，line適用于注釋圖形。這個時候，應(yīng)搞清一些基本概念，如：wire、line、bus、part、，foot print等等。

（3）做完這一步，我們就可以生成netlist了。這個netlist是原理圖與PCB之間的橋梁。原理圖是我們能認(rèn)知的形式，電腦要將其轉(zhuǎn)化為PCB，就必須將原理圖轉(zhuǎn)化成它認(rèn)識的netlist形式，然后再處理、轉(zhuǎn)化為PCB。

（4）得到netlist，可以馬上畫PCB了嗎？別急，先把ERC做好。ERC是電氣規(guī)則檢查的縮寫。它能對原理圖中一些基本的設(shè)計錯誤進(jìn)行排查，如多個output接在一起等問題。

（但是一定要仔細(xì)檢查自己的原理圖，不能過分依賴工具，畢竟工具并不能明白你的系統(tǒng)，它只是純粹地根據(jù)一些基本規(guī)則來排查。）

（5）從netlist得到PCB，一堆密密麻麻的元件和數(shù)不清的飛線。

（6）確定板框大小。在keepout區(qū)（或mechanic區(qū)）畫個板框，限制你布線的區(qū)域。需要根據(jù)需求來考慮板長、板寬（有時還需要考慮板厚）。當(dāng)然了，疊層也得考慮好。

（疊層的意思就是，板層有幾層，怎么應(yīng)用，比如板總共4層，頂層走信號，中間第一層鋪電源，中間第二層鋪地，底層走信號）。

先解釋一下幾個術(shù)語。post-command，例如我們要復(fù)制粘貼一個元件，我們要先選中這個元件，然后按Ctrl+C，然后按Ctrl+V（copy命令發(fā)生在選中元件之后）。這種操作windows和protel都采用這種方式。

但是concept就是另外一種方式，我們叫做pre-command。同樣我們要復(fù)制一個東西，先按Ctrl+C，然后再選中元件，在外面單擊（copy命令發(fā)生在選中object之前）。

1) 確定完板框之后，就該做元件布局（擺放）了，布局這步極為關(guān)鍵。它往往決定了后期布線的難易。哪些元器件該擺正面，哪些元件該擺背面，都要有所考量。

但是這些都是仁者見仁、智者見智的問題；從不同角度考慮擺放位置，結(jié)果可能都不一樣。其實(shí)如果自己畫了原理圖，明白所有元件功能，自然會對元件擺放有清楚的認(rèn)識（如果讓一個不是畫原理圖的人來擺放元件，其結(jié)果往往會讓你大吃一驚）。

對于初入門者，要注意模擬元件、數(shù)字元件的隔離，以及機(jī)械位置的擺放，同時要注意電源的拓?fù)洹?/p>

2) 接下來就是布線。這與布局往往是互動的。有經(jīng)驗(yàn)的人往往在一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(shè)計來說，往往還要改動原理圖來使布線更加順暢。布線和布局問題涉及的因素很多，對于高速數(shù)字部分，因?yàn)闋砍兜叫盘柾暾詥栴}而變得復(fù)雜，但往往這些問題又是難以定量或即使定量也難以計算的。所以，在信號頻率不是很高的情況下，應(yīng)以布通為第一原則。

3) 用DRC檢查一下。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(biāo)注，按照這個再一一的排查和修正。

4) 有些PCB還要加上敷銅（可能會導(dǎo)致成本增加），將出線部分做成淚滴形。最后的PCB文件轉(zhuǎn)成gerber文件就可交付PCB生產(chǎn)了。

5) 要裝配PCB，需要準(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，原理圖中哪些部分的元件該上，哪些部分的元件不該上，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。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的物料全部焊上，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。