电路设计太复杂？五大总结助你快速上手

电路设计太复杂？五大总结助你快速上手（一）

 关键词: 来源:未知 作者:IOTER 2019-11-11 21:43:45

在网上有许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接，像信号完整性，EMI和PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。

本文通过和大家探讨一些自己关于硬件电路设计方面的心得，献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人，让大家在硬件电路设计路上少走弯路。

1、总体思路

设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许已经想好，自己只是把思路具体实现；但也有些框架要自己设计，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找是否有能实现同样或相似功能的参考电路板。

2、理解电路

如果你找到了参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了（包括前期设计和后期调整）。但不要马上就复制过来，还是先看懂理解了再说，这样一方面能提高我们的电路理解能力，而且在能避免设计中出错。

3、没有找到参考设计?

先确定大IC芯片，然后找Datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，这些都是硬件工程师能力的体现，需要长期、慢慢地积累。

这期间要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。

4、硬件电路的三个主要设计部分

原理图、PCB和物料清单（BOM）表。

原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。PCB涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表（网表是沟通原理图和PCB之间的桥梁），将具体的元器件的封装放置（布局）在电路板上，然后根据飞线（也叫预拉线）连接其电信号（布线）。

完成了PCB布局布线后，就应该归纳要用到哪些元器件，所以我们要用到BOM表。

5、用什么工具?

Protel，也就是altimuml。容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。

其实无论用简单的Protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的。

设计大环节都要有：

1)、原理图设计。

2)、PCB设计。

3)、制作BOM表。

电路设计太复杂？五大总结助你快速上手（二）

 关键词: 来源:未知 作者:IOTER 2019-11-11 21:44:53

在上一篇文章“电路设计太复杂？五大总结助你快速上手（一）”中，我们介绍了关于硬件电路设计方面的思路，下面简要谈一下设计流程：

（1）原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须建立该元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表（我们常常看到的是一个矩形（代表其IC BODY），周围有许多短线（代表IC管脚））。

Protel创建库非常简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body、ic pins、input pin、output pin、 analog pin、digital pin、power pin等的区别。

（2）有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了。按Datasheet和系统设计的要求，通过wire把相关元件连接起来。在相关的地方添加line和文本注释。

wire和line的区别在于，前者有电气属性，后者没有。wire适用于连接相同网络，line适用于注释图形。这个时候，应搞清一些基本概念，如：wire、line、bus、part、，foot print等等。

（3）做完这一步，我们就可以生成netlist了。这个netlist是原理图与PCB之间的桥梁。原理图是我们能认知的形式，电脑要将其转化为PCB，就必须将原理图转化成它认识的netlist形式，然后再处理、转化为PCB。

（4）得到netlist，可以马上画PCB了吗？别急，先把ERC做好。ERC是电气规则检查的缩写。它能对原理图中一些基本的设计错误进行排查，如多个output接在一起等问题。

（但是一定要仔细检查自己的原理图，不能过分依赖工具，毕竟工具并不能明白你的系统，它只是纯粹地根据一些基本规则来排查。）

（5）从netlist得到PCB，一堆密密麻麻的元件和数不清的飞线。

（6）确定板框大小。在keepout区（或mechanic区）画个板框，限制你布线的区域。需要根据需求来考虑板长、板宽（有时还需要考虑板厚）。当然了，叠层也得考虑好。

（叠层的意思就是，板层有几层，怎么应用，比如板总共4层，顶层走信号，中间第一层铺电源，中间第二层铺地，底层走信号）。

先解释一下几个术语。post-command，例如我们要复制粘贴一个元件，我们要先选中这个元件，然后按Ctrl+C，然后按Ctrl+V（copy命令发生在选中元件之后）。这种操作windows和protel都采用这种方式。

但是concept就是另外一种方式，我们叫做pre-command。同样我们要复制一个东西，先按Ctrl+C，然后再选中元件，在外面单击（copy命令发生在选中object之前）。

1) 确定完板框之后，就该做元件布局（摆放）了，布局这步极为关键。它往往决定了后期布线的难易。哪些元器件该摆正面，哪些元件该摆背面，都要有所考量。

但是这些都是仁者见仁、智者见智的问题；从不同角度考虑摆放位置，结果可能都不一样。其实如果自己画了原理图，明白所有元件功能，自然会对元件摆放有清楚的认识（如果让一个不是画原理图的人来摆放元件，其结果往往会让你大吃一惊）。

对于初入门者，要注意模拟元件、数字元件的隔离，以及机械位置的摆放，同时要注意电源的拓扑。

2) 接下来就是布线。这与布局往往是互动的。有经验的人往往在一开始就能看出哪些地方能布线成功。如果有些地方难以布线，还需要改动布局。

对于FPGA设计来说，往往还要改动原理图来使布线更加顺畅。布线和布局问题涉及的因素很多，对于高速数字部分，因为牵扯到信号完整性问题而变得复杂，但往往这些问题又是难以定量或即使定量也难以计算的。所以，在信号频率不是很高的情况下，应以布通为第一原则。

3) 用DRC检查一下。这是一定要检查的。DRC对于布线完成覆盖率以及规则违反的地方都会有所标注，按照这个再一一的排查和修正。

4) 有些PCB还要加上敷铜（可能会导致成本增加），将出线部分做成泪滴形。最后的PCB文件转成gerber文件就可交付PCB生产了。

5) 要装配PCB，需要准备BOM表，一般能直接从原理图中导出。但是需要注意的是，原理图中哪些部分的元件该上，哪些部分的元件不该上，要做到心理有数。

对于小批量或研究板而言，用excel自己管理倒也方便。而对于新手而言，第一个版本，不建议直接交给装配工厂或焊接工厂将BOM的物料全部焊上，这样不便于排查问题。最好的方法就是，根据BOM表自己准备好元件。等到板来了之后，一步步上元件、调试。