硬件电路设计与原理图设计分析

硬件电路

本文主要是硬件电路设计思路的一些分享，硬件电路是电路系统的重要组成部分，硬件电路设计是否合理直接影响电路系统的性能。硬件电路设计的一般分为设计需求分析、原理图设计、PCB设计、工艺文件处理等几个阶段，设计过程中的每一个细节都可能成为导致设计成功与失败的关键。

硬件电路设计思路分享

我们学习了很多关于元器件的知识但仍不能随心所欲的设计出我们想要的电路，这是困扰了很多人的问题，追根到底，我们缺少的不是理论知识而是设计电路的思路，以及实战经验。

在设计一款硬件电路时，除了需要掌握硬件设计基础、各种设计软件、工具操作技能等等，更重要的是养成一个良好的硬件电路设计思路，这能帮助你更好的、有针对性的去完成它。如何培养硬件电路的设计思路，下面为大家整理了设计的基本流程。

电路设计思路：

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。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现；但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板（要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果）。

2） 理解电路。如果你找到了的参考设计，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试）。马上就copy？NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。

3） 没有找到参考设计？ 没关系。先确定大IC芯片，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，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。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） 硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb ，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），而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，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。

5） 装配pcb，准备bom表，一般能直接从原理图中导出。但是需要注意的是，原理图中哪些部分元件该上，哪些部分元件不该上，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（大公司往往要专业软件来管理）。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。

6） 调试的问题。当准备调试一块板的时候，一定要先认真的做好目视检查，检查在焊接的过程中是否有可见的短路和管脚搭锡等故障，检查是否有元器件型号放置错误，第一脚放置错误，漏装配等问题，然后用万用表测量各个电源到地的电阻，以检查是否有短路，这个好习惯可以避免贸然上电后损坏单板。

调试的过程中要有平和的心态，遇见问题是非常正常的，要做的就是多做比较和分析，逐步的排除可能的原因，要坚信“凡事都是有办法解决的”和“问题出现一定有它的原因”，这样最后一定能调试成功。

硬件电路设计的原理图设计

原理图设计是硬件电路设计的核心，合适的器件选型、必要的计算分析以进行参数搭配、仿真工具的运用与验证等是其常用工作流程，最终通过绘制原理图将这些技术用图形化语言表达出来。

1、元器件选型

元器件的选型是原理图设计过程中的一个重要环节。元器件是否合理、优质选用，将直接影响整个硬件电路的性能和可靠性，也关系到产品后期的使用与维护。在选用元器件时，应根据电路功能要求确定元器件的关键参数，图表中给出了常用元器件选型时需要关注的参数，此外还应考虑元器件工作的可靠性、成本、供货周期等因素。

2、绘制原理图

在确定好元器件型号后，就可使用EDA工具软件绘制电路原理图。在绘制过程中应该注意以下问题：

（1）对于初次使用的元器件，一定要查看元器件手册，弄清楚其关键参数、封装、推荐电路等。

（2）尽量使用或借鉴成熟电路，对于不成熟电路要多测试。

（3）按照信号流向绘制原理图。对于复杂电路，可根据功能模块分多张sheet绘制，并给出必要的文字说明。

（4）网络名称的命名尽量遵循信号的含义，以增加原理图的可读性。

（5）综合考虑PCB性能和加工的效率选择电路加工流程。因为少一个工艺流程，可以有效缩短硬件电路的加工时间。加工工艺的优选顺序为：元器件面单面贴装﹥元器件面贴、插混装﹥双面贴装﹥元器件面贴插混装、焊接面贴装。

（6）原理图绘制完成后要编译。这样可以检查出很多问题，如缺少网络标号、信号源属性错误等。

（7）在原理图编译通过后，需要生成网络表。这是原理图到PCB的一个必要环节，如果原理图存在错误，网络表是无法成功导入PCB中的。

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