硬件電路設計與原理圖設計分析

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階段，設計過程中的每一個細節都可能成為導致設計成功與失敗的關鍵。

硬件電路設計思路分享

我們學習了很多關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，以及實戰經驗。

在設計一款硬件電路時，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，但要做到這一點還真不容易。有些大框架也許自己的老板、老師已經想好，自己只是把思路具體實現；但也有些要自己設計框架的，那就要搞清楚要實現什么功能，然后找找有否能實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計，那么恭喜你，你可以節約很多時間了（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，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？ 沒關系。先確定大IC芯片，找datasheet，看其關鍵參數是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的關鍵參數，以及能否看懂這些關鍵參數，都是硬件工程師的能力的體現，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 ，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。它很像我們教科書上的電路圖。pcb涉及到實際的電路板，它根據原理圖轉化而來的網表（網表是溝通原理圖和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（也叫預拉線）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（大公司往往要專業軟件來管理）。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bom表自己準備好元件。等到板來了之后，一步步上元件、調試。

6） 調試的問題。當準備調試一塊板的時候，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，這個好習慣可以避免貿然上電后損壞單板。

調試的過程中要有平和的心態，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，最終通過繪制原理圖將這些技術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計過程中的一個重要環節。元器件是否合理、優質選用，將直接影響整個硬件電路的性能和可靠性，也關系到產品后期的使用與維護。在選用元器件時，應根據電路功能要求確定元器件的關鍵參數，圖表中給出了常用元器件選型時需要關注的參數，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。在繪制過程中應該注意以下問題：

（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明。

（4）網絡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，如缺少網絡標號、信號源屬性錯誤等。

（7）在原理圖編譯通過后，需要生成網絡表。這是原理圖到PCB的一個必要環節，如果原理圖存在錯誤，網絡表是無法成功導入PCB中的。

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