硬件电路原理图设计经验(研发心得)

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简介:硬件电路原理图设计经验(研发心得)

设计电路常用的EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件,现主要的原理图和PCB图设计软件有Altium(原protel),OrCAD,PADS,PowerPCB等软件。不管使用那个软件。只要能画出好的电路就行了。一般掌握一两个软件就够用了。

做好电路板第一步是前期准备。包括元件库和原理图。要设计好原理图。需要了解设计原理图要实现那些功能及目的。要详细了解电路使用的所有元件特性,在电路中所起的作用。

根据需求对外设功能模块进行元器件选型,元器件选型应该遵守以下原则:

a) 普遍性原则:所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片,减少风险;

b) 高性价比原则:在功能、性能、使用率都相近的情况下,尽量选择价格比较好的元器件,减少成本;

c) 采购方便原则:尽量选择容易买到,供货周期短的元器件;

d) 持续发展原则:尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件;

e) 可替代原则:尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件;

f) 向上兼容原则:尽量选择以前老产品用过的元器件;

g) 资源节约原则:尽量用上元器件的全部功能和管脚;

绘制原理图时,一般规则和要如下

a) 按统一的要求选择图纸幅面、图框格式、电路图中的图形符号、文字符号。

b) 应根据该产品的电工作原理,各元器件自右到左,自上而下的排成一列或数列。

c) 图面安排时,电源部分一般安排在左下方,输入端在右方,输出在左方。

d) 图中可动元件(如继电器)的工作状态,原则上处于开断,不加电的工作位置。

e) 将所有芯片的电源和地引脚全部利用。

信号完整性及电磁兼容性考虑

a) 对输入输出的信号要加相应的滤波/吸收器件;必要时加硅瞬变电压吸收二极管或压敏电阻SVC

b) 在高频信号输出端串电阻。

c) 高频区的退耦电容要选低ESR的电解电容或钽电容

d) 退耦电容容值确定时在满足纹波要求的条件下选择更小容值的电容,以提高其谐振频率点

e) 各芯片的电源都要加退耦电容,同一芯片中各模块的电源要分别加退耦电容;如为高频则须在靠电源端加磁珠/电感。

硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则,这些基本原则要贯彻到整个设计过程,虽然成功的参考设计中也体现了这些原则,但因为我们可能是“拼”出来的原理图,所以我们还是要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图,这些原则包括:

数字电源和模拟电源分割

a) 数字地和模拟地分割,单点接地,数字地可以直接接机壳地(大地),机壳必须接大地;

b) 保证系统各模块资源不能冲突,例如:同一I2C总线上的设备地址不能相同,等等;

c) 阅读系统中所有芯片的手册(一般是设计参考手册),看它们的未用输入管脚是否需要做外部处理,如果需要一定要做相应处理,否则可能引起芯片内部振荡,导致芯片不能正常工作;

d) 在不增加硬件设计难度的情况下尽量保证软件开发方便,或者以小的硬件设计难度来换取更多方便、可靠、高效的软件设计,这点需要硬件设计人员懂得底层软件开发调试,要求较高;

功耗问题

产品散热问题,可以在功耗和发热较大的芯片增加散热片或风扇,产品机箱也要考虑这个问题,不能把机箱做成保温盒,电路板对“温室”是感冒的;还要考虑产品的安放位置,最好是放在空间比较大,空气流动畅通的位置,有利于热量散发出去;

对于我们目前重点设计的相关RF电路产品,没有主用芯片、外围芯片以及芯片与芯片之间的连接方面的问题。所以,元器件的选项尤为重要,对于硬件设计的一些基本原则一定要注意。

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