电路设计太复杂?五大总结助你快速上手(二)

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:

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(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。

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