現(xiàn)在塞電子產(chǎn)品離不開各種電路的支撐,，那么如何設(shè)計(jì)好的電路呢?有很多工程師都經(jīng)常吐槽,，在接觸電路設(shè)計(jì)的時(shí)候,，很多電路設(shè)計(jì)時(shí)太過復(fù)雜，關(guān)于硬件電路的經(jīng)驗(yàn),、知識(shí)讓人目不暇接,。像信號(hào)完整性，EMI,，PCB設(shè)計(jì)準(zhǔn)會(huì)把你搞暈,。別急，一切要慢慢來,。
今天小編想討論一些電路設(shè)計(jì)小技巧,，獻(xiàn)給那些剛開始或即將開始設(shè)計(jì)硬件電路的人，讓大家在“硬件電路設(shè)計(jì)”這條路上少走“彎路”,。
1)總體思路
設(shè)計(jì)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,。有些大框架也許自己的老板,、老師已經(jīng)想好，自己只是把思路具體實(shí)現(xiàn);但也有些要自己設(shè)計(jì)框架的,，那就要搞清楚要實(shí)現(xiàn)什么功能,，然后找找有否能實(shí)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(yàn)的工程師越會(huì)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(jì),，那么恭喜你，你可以節(jié)約很多時(shí)間了(包括前期設(shè)計(jì)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(jì)中的錯(cuò)誤,。
3)沒有找到參考設(shè)計(jì)?
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(zhǎng)期地慢慢地積累,。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(jì),。
4)硬件電路的三個(gè)主要設(shè)計(jì)部分
原理圖,、PCB、物料清單(BOM)表,。
原理圖設(shè)計(jì)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),，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(hào)(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)用什么工具?
Prote,，也就是altimuml容易上手，在國(guó)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(jì)者使用。其實(shí)無論用簡(jiǎn)單的protel或者復(fù)雜的cadence工具,，硬件設(shè)計(jì)大環(huán)節(jié)是一樣的(protel上的操作類似windwos,，是post- command型的;而cadence的產(chǎn)品concept & allegro是pre-command型的，用慣了protel,，突然轉(zhuǎn)向cadence的工具,，會(huì)不習(xí)慣就是這個(gè)原因)。
設(shè)計(jì)大環(huán)節(jié)都要有：
1)原理圖設(shè)計(jì),。
2)PCB設(shè)計(jì),。
3)制作BOM表。
下面簡(jiǎn)要談一下設(shè)計(jì)流程(步驟)
(1)原理圖庫(kù)建立,。要將一個(gè)新元件擺放在原理圖上,，我們必須得建立改元件的庫(kù),。庫(kù)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?？吹降氖且粋€(gè)矩形(代表其IC BODY),，周圍許多短線(代表IC管腳))。
protel創(chuàng)建庫(kù)及其簡(jiǎn)單,，而且因?yàn)橛玫娜硕?，許多元件都能找到現(xiàn)成的庫(kù)，這一點(diǎn)對(duì)使用者極為方便,。應(yīng)搞清楚icbody,，icpins，inputpin,，output pin,， analog pin， digital pin,， power pin等區(qū)別,。
(2)有了充足的庫(kù)之后，就可以在原理圖上畫圖了,，按datasheet和系統(tǒng)設(shè)計(jì)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text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(gè)時(shí)候,，應(yīng)搞清一些基本概念，如：wire,，line,，bus，part,，footprint,，等等。
(3)做完這一步,，我們就可以生成netlist了,，這個(gè)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)化它認(rèn)識(shí)的形式netlist,，然后再處理、轉(zhuǎn)化為pcb,。
(4)得到netlist,，馬上畫pcb?別急，先做ERC先,。ERC是電氣規(guī)則檢查的縮寫,。它能對(duì)一些原理圖基本的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤進(jìn)行排查，如多個(gè)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)則排查,。)
(5)從netlist得到了pcb，一堆密密麻麻的元件,，和數(shù)不清的飛線是不是讓你嚇了一跳?呵呵,，別急還得慢慢來。
(6)確定板框大小,。在keepout區(qū)(或mechanic區(qū))畫個(gè)板框,，這將限制了你布線的區(qū)域。需要根據(jù)需求好考慮板長(zhǎng),，板寬(有時(shí),，還得考慮板厚)。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(hào),，中間第一層鋪電源,，中間第二層鋪地，底層走信號(hào)),。
先解釋一下(2)中的術(shù)語,。post-command，例如我們要拷貝一個(gè)object(元件),，我們要先選中這個(gè)object,，然后按ctrl+C，然后按ctrl+V(copy命令發(fā)生在選中object之后)。這種操作windows和protel都采用的這種方式,。
但是concept就是另外一種方式,，我們叫做pre-command。同樣我們要拷貝一個(gè)東西,，先按ctrl+C,，然后再選中object，再在外面單擊(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,。但是這些都是一個(gè)仁者見仁，智者見智的問題;從不同角度考慮擺放位置都可以不一樣,。其實(shí)自己畫了原理圖,，明白所有元件功能，自然對(duì)元件擺放有清楚的認(rèn)識(shí)(如果讓一個(gè)不是畫原理圖的人來擺放元件,，其結(jié)果往往會(huì)讓你大吃一驚^_^),。
對(duì)于初入門的，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(shí)注意電源的拓?fù)渚涂梢粤恕?/p>
2)接下來就是布線,。這與布局往往是互動(dòng)的。有經(jīng)驗(yàn)的人往往在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(dòng)布局,。對(duì)于fpga設(shè)計(jì)來說往往還要改動(dòng)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(duì)于高速數(shù)字部分,，因?yàn)闋砍兜叫盘?hào)完整性問題而變得復(fù)雜，但往往這些問題又是難以定量或即使定量也難以計(jì)算的,。所以,，在信號(hào)頻率不是很高的情況下，應(yīng)以布通為第一原則,。
3)OK了?別急,，用DRC檢查檢查先。這是一定要檢查的。DRC對(duì)于布線完成覆蓋率以及規(guī)則違反的地方都會(huì)有所標(biāo)注,，按照這個(gè)再一一的排查,，修正。
4)有些PCB還要加上敷銅(可能會(huì)導(dǎo)致成本增加),，將出線部分做成淚滴(工廠也許會(huì)幫你加),。最后的PCB文件轉(zhuǎn)成gerber文件就可交付PCB生產(chǎn)了。(有些直接給PCB也成,，工廠會(huì)幫你轉(zhuǎn)gerber),。
5)要裝配PCB，準(zhǔn)備bom表吧,，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(duì)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(duì)于新手而言，第一個(gè)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,。以上就是電路設(shè)計(jì)中的一些知識(shí)點(diǎn)總結(jié)，希望在大家看完能有一定的收獲,。