明確這五點硬件電路設計思路你離成功就只差一步

【W(wǎng)ord版本下載可任意編輯】明確這五點硬件電路設計思路，你離成功就只差一步2.有了充足的庫之后，就可以在原理圖上畫圖了，按照datasheet和系統(tǒng)設計的要求，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，line適用于注釋圖形。這個時候，應搞清一些基本概念，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netlist是原理圖與pcb之間的橋梁。原理圖是我們能認知的形式，電腦要將其轉(zhuǎn)化為pcb，就必須將原理圖轉(zhuǎn)化它認識的形式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。它能對一些原理圖基本的設計錯誤開展排查，如多個output接在一起等問題。(但是一定要仔細檢查自己的原理圖，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，板寬(有時，還得考慮板厚)。當然了，疊層也得考慮好。(疊層的意思就是，板層有幾層，怎么應用，比方板總共4層，頂層走信號，中間層鋪電源，中間第二層鋪地，底層走信號)。

PCB布局布線

先解釋一下前面的術(shù)語。post-command，例如我們要拷貝一個object(元件)，我們要先選中這個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，哪些元件該擺反面，都要有所考量。但是這些都是一個仁者見仁，智者見智的問題;

從不同角度考慮擺放位置都可以不一樣。其實自己畫了原理圖，明白所有元件功能，自然對元件擺放有清楚的認識(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。對于初入門的，注意模擬元件，數(shù)字元件的隔離，以及機械位置的擺放，同時注意電源的拓撲就可以了。

2.接下來就是布線。這與布局往往是互動的。有經(jīng)驗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布局。對于fpga設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，因為牽扯到信號完整性問題而變得復雜，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，應以布通為原則。

3.OK了？別急，用DRC檢查檢查先，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注，按照這個再一一的排查，修正。

4.有些pcb還要加上敷銅(可能會導致成本增加)，將出線部分做成淚滴(工廠也許會幫你加)。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，工廠會幫你轉(zhuǎn)gerber)。

5.要裝配pcb，準備bom表吧，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(shù)。對于小批量或研究板而言，用excel自己管理倒也方便(大公司往往要軟件來管理)。

而對于新手而言，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。的方法就是，根據(jù)bom表自己準備好元件。等到板來了之后，一步步上元件、調(diào)試。

電路板調(diào)試

1.拿到板步做什么，不要急急忙忙供電看功能，硬件調(diào)試不可能一步調(diào)試完成的。先拿萬用表看看關(guān)鍵網(wǎng)絡是否有不正常，主要是看電源與地之間有否短路(盡管生產(chǎn)廠商已經(jīng)幫你做過測試，這一步還是要自己親自看看，有時候看起來某些步驟挺繁瑣，但是可以節(jié)約你后面不少時間！)。

其實短路與否不光pcb有關(guān)，在生產(chǎn)制作的任何一個環(huán)節(jié)可能導致這個問題，IO短路一般不會造成災難性的后果，但是電源短路就

2.電源網(wǎng)絡沒短路？那么好，那就看看電源輸出是否是自己理想的值，對于初學者，調(diào)試的時候IC一件件芯片上，個要上的就是電源芯片。

3.電源網(wǎng)絡短路了？這個比較麻煩，不過要仔細看看自己原理圖是否有可能這樣的情況，同時結(jié)合割線的方法一步步排查倒底是什么地方短路了，是pcb的問題(一般比較爛的pcb廠就可能出現(xiàn)這種情況)，還是裝配的問題，還是自己設計的問題。關(guān)于檢查短路還有一些技巧，這在今后登出

4.電源芯片沒有輸出?檢查檢查你的電源芯片輸入是否正常吧，還需要檢查的地方有使能信號，分壓電阻，反應網(wǎng)絡

5.電源芯片輸出值不在預料范圍?如果超過很離譜，比方到了10%，那么看看分壓電阻先，這兩個分壓電阻一般要用1%的精度，這個你做到了沒有，同時看看反應網(wǎng)絡吧，這也會影響你的輸出電源的范圍。

6.電源輸出正常了，別高興，如果有條件的話，拿示波器看看吧，看看電源的輸出跳變是否正常。也就是抓取開電的瞬間，看看電源從無到有的情況(至于為什么要看著個，嘿嘿人士還是要看的～)

電源設計

無疑電源設計是整個電路板重要的一環(huán)。電源不穩(wěn)定，其他啥都別談。我想不用balabala述說它終究有多么重要了。

在電源設計我們用得多的場合是，從一個穩(wěn)定的“高”電壓得到一個穩(wěn)定的“低”電壓。這也就是經(jīng)常說的DC/DC，其中用得多的電源穩(wěn)壓芯片有兩種，一種叫LDO(低壓差線性穩(wěn)壓器，我們后面說的線性穩(wěn)壓電源，也是指它)。

另一種叫PWM（脈寬調(diào)制開關(guān)電源，我們在本文也稱它開關(guān)電源）。我們常常聽到PWM的效率高，但是LDO的響應快，這是為什么呢？別著急，先讓我們看看它們的原理。

一、線性穩(wěn)壓電源的工作原理

如圖是線性穩(wěn)壓電源內(nèi)部構(gòu)造的簡單示意圖。我們的目的是從高電壓Vs得到低電壓Vo。在圖中，Vo經(jīng)過兩個分壓電阻分壓得到V+，V+被送入放大器(我們把這個放大器叫做誤差放大器)的正端，而放大器的負端Vref是電源內(nèi)部的參考電平(這個參考電平是恒定的)。

放大器的輸出Va連接到MOSFET的柵極來控制MOSFET的阻抗。Va變大時，MOSFET的阻抗變大;Va變小時，MOSFET的阻抗變小。MOSFET上的壓降將是Vs-Vo。

現(xiàn)在我們來看Vo是怎么穩(wěn)定的，假設Vo變小，那么V+將變小，放大器的輸出Va也將變小，這將導致MOSFET的阻抗變小，這樣經(jīng)過同樣的電流，MOSFET的壓差將變小，于是將Vo上抬來抑制Vo的變小。

同理，Vo變大，V+變大，Va變大，MOSFET的阻抗變大，經(jīng)過同樣的電流，MOSFET的壓差變大，于是抑制Vo變大。

二、開關(guān)電源的工作原理

如上圖，為了從高電壓Vs得到Vo，開關(guān)電源采用了用一定占空比的方波Vg1,Vg2推動上下MOS管，Vg1和Vg2是反相的，Vg1為高，Vg2為低;上MOS管打開時，下MOS管關(guān)閉;

下MOS管打開時，上MOS管關(guān)閉。由此在L左端形成了一定占空比的方波電壓，電感L和電容C我們可以看作是低通濾波器，因此方波電壓經(jīng)過濾波后就得到了濾波后的穩(wěn)定電壓Vo。

Vo經(jīng)過R1、R2分壓后送入個放大器(誤差放大器)的負端V+，誤差放大器的輸出Va做為第二個放大器(PWM放大器)的正端，PWM放大器的輸出Vpwm是一個有一定占空比的方波，經(jīng)過門邏輯電路處理得到兩個反相的方波Vg1、Vg2來控制MOSFET的開關(guān)。

誤差放大器的正端Vref是一恒定的電壓，而PWM放大器的負端Vt是一個三角波信號，一旦Va比三角波大時，Vpwm為高；

Va比三角波小時，Vpwm為低，因此Va與三角波的關(guān)系，決定了方波信號Vpwm的占空比；Va高，占空比就低，Va低，占空比就高。經(jīng)過處理,Vg1與Vpwm同相，Vg2與Vpwm反相；終L左端的方波電壓Vp與Vg1相同。如下列圖

當Vo上升時，V+將上升，Va下降，Vpwm占空比下降，經(jīng)過們邏輯之后，Vg1的占空比下降，Vg2的占空比上升，Vp占空比下降，這又導致Vo降低，于是Vo的上升將被抑制。反之亦然。

三、線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源的比較

懂得了線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)電源的工作原理之后，我們就可以明白為什么線性穩(wěn)壓電源有較小的噪聲，較快的瞬態(tài)響應，但是效率差;而開關(guān)電源噪聲較大，瞬態(tài)響應較慢，但效率高了。

線性穩(wěn)壓電源內(nèi)部構(gòu)造簡單，反應環(huán)路短，因此噪聲小，而且瞬態(tài)響應快(當輸出電壓變化時，補償快)。但是因為輸入和輸出的壓差全部落在了MOSFET上，所以它的效率低。因此，線性穩(wěn)壓一般用在小電流，對電壓精度要求高的應用上。

而開關(guān)電源，內(nèi)部構(gòu)造復雜，影響輸出電壓噪聲性能的因數(shù)很多，且其反應環(huán)路長