硬件电路原理图设计审核思路和方法

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电气工程硬件设计思路

电气硬件设计硬件设计流程图前言：首先明确电气工程及其自动化主要是控制方向的，所以电气的硬件设计指比如说：输入/输出的开关量、数字量、模拟量的选择，执行器的选择，控制器的选择还有人机操作的选择等这些方面的确定。

（比如开关、各种继电器、保护器、PLC、电机等均为电气的硬件部分）要与机械部分的硬件相互区分，电气的硬件部分控制机械的硬件部分。

一确定系统控制任务与设计要求了解机械运动与电气执行元件之间的关系，仔细分析被控对象的控制过程和控制要求，熟悉工艺流程及设备性能，明确各项任务的要求、约束条件及控制方式。

对于较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立的部分，这样可以化繁为简，有利于编程和调试二指定电气控制方案根据生产工艺和机械运动的控制要求，确定控制系统的工作方式，例如全自动、半自动、手动、单机运行、多机联线运行等。

还要确定控制系统应有的其他功能，例如故障诊断与显示报警、紧急情况的处理、管理功能、网络通信等。

三确定输入输出信号3-1控制对象的类型3-2控制对象的数值范围四硬件选型与配置4-1 控制器（多为PLC）选型与配置(1)选择合适的PLC机型：从性能结构、i/o点数、储存量和特殊功能考虑，并根据系统复杂程度和控制要求来选择。

已达到系统运行可靠、维护使用方便、和性价比。

(2)Plc的i/o点数的选择：首先估算系统i/o点数，根据现场的输入输出设备。

选择时保留百分之10到15的余量。

(3)输入输出模块的选择：○1根据现场输入信号与PLC输出模块的距离来选择工作电压。

例如12v不超过12m○2对于高密度的输入模块：一般接入输入模块总点数，不得超过PLC输入总点数的百分之60.输入部分输出有继电器、晶体管、晶闸管输出。

继电器输出便宜，输出变化不太快、开关频率慢的场合优先选择。

开关频率、功率因数低的感性负载，可选用晶闸管或晶体管输出，但是其过载能力低，对感性负载断开瞬间的反向击穿电压必须采取抑制措施。

而且输出模块的同时接通点数总电流不得超过该模块最大的允许电流值。

硬件工程师设计工作思路和方法

硬件工程师设计工作思路和方法硬件工程师是负责设计和开发各种硬件设备的专业人员。

他们的工作范围涵盖了电子电路设计、电路板布局、元器件选择、硬件测试等多个方面。

在进行硬件设计工作时，硬件工程师需要具备一定的思路和方法，以确保设计出高性能、稳定可靠的硬件设备。

本文将介绍硬件工程师设计工作的思路和方法。

一、明确需求和目标在进行硬件设计工作之前，硬件工程师首先要明确需求和目标。

需求包括硬件设备的功能要求、性能要求、外形尺寸要求等，目标则是指设计出满足需求的硬件设备。

只有明确了需求和目标，硬件工程师才能有针对性地进行设计工作。

二、进行调研和分析在明确需求和目标之后，硬件工程师需要进行调研和分析。

调研可以了解市场上类似产品的特点和优缺点，分析可以深入研究需求和目标的可行性。

通过调研和分析，硬件工程师可以获取设计所需的关键信息，为后续的设计工作提供依据。

三、制定整体架构在进行硬件设计工作之前，硬件工程师需要制定整体架构。

整体架构是指硬件设备各个模块之间的关系以及数据流动的过程。

制定整体架构可以让硬件工程师清晰地了解硬件设备的组成和工作原理，为后续的具体设计提供指导。

四、进行电路设计电路设计是硬件工程师设计工作的核心之一。

在电路设计过程中，硬件工程师需要根据需求和目标选择合适的元器件，并进行电路图的绘制。

电路图绘制完成后，还需要进行模拟和仿真以验证电路设计的正确性。

通过电路设计，硬件工程师可以实现硬件设备的各项功能。

五、进行电路板布局电路板布局是电路设计的重要环节。

在电路板布局中，硬件工程师需要将电路图中的元器件合理地布置在电路板上，并进行连线。

合理的电路板布局可以减少信号干扰、提高电路的稳定性和可靠性。

因此，硬件工程师需要考虑电路板布局的各种因素，如元器件的热量分布、信号传输路径等。

六、元器件选择与采购在进行硬件设计工作的过程中，硬件工程师需要选择合适的元器件，并进行采购。

元器件的选择要基于需求和目标，并考虑到性能、可靠性、成本等因素。

硬件电路设计步骤及方法、工作原理、电路板调试方法

硬件电路设计步骤及方法、工作原理、电路板调试方法一、总则在学习电路设计的时候，不知道你是否有这样的困扰：明明自己学了很多硬件电路理论，也做过了一些基础操作实践，但还是无法设计出自己理想的电路。

归根结底，我们缺少的是硬件电路设计的思路，以及项目实战经验。

设计一款硬件电路，要熟悉元器件的基础理论，比如元器件原理、选型及使用，学会绘制原理图，并通过软件完成PCB设计，熟练掌握工具的技巧使用，学会如何优化及调试电路等。

要如何完整地设计一套硬件电路设计，下面为大家分享几点经验：二、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)。

三、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。

四、找到参考设计在开始做硬件设计前，根据自己的项目需求，可以去找能够满足硬件功能设计的，有很多相关的参考设计。

没有找到？也没关系，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。

五、硬件电路设计的三个部分：原理图、PCB和物料清单（BOM）表。

原理图设计，其实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)。

硬件电路设计流程与方法

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｈａｒｄｗａｒｅｉｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒｔｏｆｔｈｅｃｉｒｃｕｉｔｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｇｎｗｉｌｌｉｎｌｆｕｅｎｃｅｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｅｌａｂｏｒａｔｅｓｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓａｎｄｍｅｔｈｏｄｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｎｇｓｔａｒｌ￣ｎｇｆｒｏｍａｎｇｌｉｃｉｚｉｎｇｔｈｅＤｅｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓｏｆｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔ，ａｎｄｐｏｉｎｔｓＯＵｔｈｅｔｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｓｏｌｕｔｉｏｎｓｉｎｈｅｔｄｅｓｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．ＩｔｈａｓｈｅｔｐｒａｃｔｉｃａｌｓｉｎｉｇｉｆｃａｎｃｅｆｏｒｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｕｉｔｄｅｓｉｎｇＫｅｙｗｏｒｄｓ：Ｈａｒｄｗａｒｅｃｉｒｃｉｔｕ；Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｄｅｓｉｇｎ；ＰＣＢｄｅｓｉｇｎ；Ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ

硬件开发中的电路设计和测试技术

硬件开发中的电路设计和测试技术电路设计和测试技术是硬件开发过程中最基础、最重要的环节之一。

在硬件产品的设计和开发中，电路设计和测试技术的优劣直接关系到整个产品的性能和可靠性。

因此，本文将为大家介绍电路设计和测试技术的基础知识、流程、工具和注意事项等方面内容，以期为广大电子工程师提供一些有用的参考和指导。

一、电路设计流程电路设计流程是指在硬件产品开发过程中，电路设计师从需求分析到电路设计、电路验证和布局设计等全过程的规划和安排。

具体来说，电路设计流程一般包括以下几个阶段：1、需求分析需求分析是电路设计流程中最基础、最重要的环节之一。

这个环节主要利用市场调研、用户需求分析等方法确定电路设计的目标和功能需求。

同时，需要考虑到实现这些需求的成本、质量、时间和技术可行性等因素。

2、电路原理设计在确定了电路功能需求后，电路设计师需要对这些需求进行原理设计。

具体来说，需要制定电路结构、方案和流程，确定元器件的性能参数和规格，制定电路板布局和优化方案，制定电路模拟和数字仿真方案等。

电路原理设计是整个电路设计流程中最为关键的阶段。

好的原理设计可以保证电路功能的实现和性能的优化，而不良的原理设计则容易导致电路性能不佳、布线混乱、成本增加等不良后果。

3、电路仿真与优化电路仿真可以帮助电路设计师预先预测电路性能和优化方案，降低制造成本和调试时间。

常用的电路仿真软件有PSPICE、SIMULINK、Matlab等。

尤其是在复杂电路设计中，电路仿真显得尤为重要。

在电路仿真与优化过程中，电路设计师可以根据仿真结果进行电路参数调整、性能优化、可靠性分析以及防雷击设计等方面的优化。

4、电路验证电路验证是电路设计流程中的最后一步，也是确保电路正确性和可靠性的一步。

常用的电路验证方法包括物理验证和电路仿真验证。

电路设计师需要利用硬件测量、逻辑分析器、示波器等工具全面检查电路的实际性能和可靠性，确保实际电路与仿真电路的一致性。

二、电路设计中常用的工具和技术1、电路设计软件电路设计软件是电路设计中不可或缺的工具。

硬件原理图设计

硬件原理图设计
硬件原理图设计是指将电路中各个元件的连接方式以图形化形式展示出来，通过图纸上的线路和符号，展示出电路的结构和信号传递的方式。

在硬件原理图设计中，我们需要遵循一些规则和注意事项，以确保电路的正确性和可靠性。

首先，在硬件原理图设计中，我们需要合理规划和布局电路元件的位置。

根据电路的复杂性和元件的功能，我们可以将元件分组，使得功能相近的元件靠近放置，以提高电路的可读性和维护性。

其次，我们需要合理设置电路元件的连接方式。

通过线路的连接，我们可以传递信号和电力。

在设置连接方式时，我们需要注意信号传递的方向，避免电路中出现反向传递的情况。

同时，我们还可以通过引入一些辅助元件，比如电容器和电感器，来滤除电路中的噪音和干扰信号。

另外，为了提高电路的可靠性和稳定性，我们还需要合理设置电源和地线的连接方式。

电源线和地线通常是电路中最重要的线路，它们提供了电力和提供散热的功能。

我们需要保证电源线和地线的连接牢固可靠，以确保电路的正常运行。

在硬件原理图设计中，我们还需要合理设置元件的引脚编号和标注元件的功能。

通过编号和标注，我们可以清晰地了解每个引脚的功能和作用，方便电路的调试和维护工作。

在整个硬件原理图设计的过程中，我们需要遵循一些基本原则，
比如保证电路的简洁性、可读性和可靠性。

只有在这些原则的基础上进行设计，才能够设计出高质量的硬件原理图。

对于硬件电路的设计过程的详细剖析

对于硬件电路的设计过程的详细剖析献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。

时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。

刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。

在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。

像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。

别急，一切要慢慢来。

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。

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)用什么工具?Prote，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。

原理图设计评审检查

放机械孔、定位点、屏蔽盖和其它没有电气连接的器件在原理图
检查所有的有极性的器件接线及封装是否正确？
检查是否对电源电压/电流/EMI器件/其它特别用途作出表示
检查是否有预留调试用的测试点（特别是BGA的芯片）？
检查所有器件是否有限高问题
检查原理图的名称及标题/产品型号/页码/版本等信息是否完全
SCH 检查
LDO电源芯片的封装是否满足热消耗要求？
将实际的电源IC封装和功率消耗标示在这里; 例：SOT89<0.35W SOT223<0.5W SOT252<0.7W
检查各种供电电源的输出电流是否有25%以上的余量设计。
将各电源设计输出电压和最大输出电流列示在这里。
检查电解电容的寿命是否满足要求?
将电解电容的寿命长度列示在这里
检查CPU的上、下拉配置电阻设计是否正确？
检查悬空的输入Pin是否已经做了上或下拉处理？
必须处理。不处理，可能会导致系统不稳定。
检查系统电源电路设计能够产生满足Datasheet要求的上电时序？
检查CPU各种接口信号线上的阻抗匹配电路设计是否与参考设计一致?
要求与参考设计保持一致。如果需要修改，则必பைடு நூலகம்讨论决定。
将上拉电阻值列示在这里。
检查以太网变压器中间抽头电压是否满足芯片要求？
将以太网变压器中间抽头所连接电源网络的电压值和芯片需求的电压值列示在这里。
检查变压器TX/RX差分对接线的对应关系及差分对的极性是否正确？
接在变压器的同名端上的信号，极性才相同。
检查连接到TX/RX上的保护器件是否会影响到信号的完整性？
检查原理图是否预留控制浪涌电流 (Inrush Current)的NTC设计？
对有Dying gasp功能需求的单板都必须加此设计。

电气原理图的审核要求

电气原理图的审核要求
（1）审核整体电路是否能实现设计目标的功能和目标成本。

（2）审核整体电路是否符合设计目标的使用条件，如温度、湿度、EMC环境、振动与跌落条件、电源环境、设备体积、接口等要求。

（3）审核整体电路是否满足所执行标准的相关指标和法律法规的要求。

（4）审核所有器件和部件的供货、价格、装配使用的难易程度、可靠性等因素是否满足要求。

（5）审核整体电路结构的合理性。

（6）审核整体电路的可操作性，初步评估开发周期是否满足要求。

（7）审核是否尽可能采用一些可靠、成熟、现成的电路或部件。

（8）初步审核各个功能单元设计的合理性和正确性。

（9）审核电路是否能满足重要参数的要求。

（10）对于某些不确定的设计要求，审核电路是否预留了足够的变更空间以方便试制。

（11）对于有EMC、高可靠性、高低温、高湿度、强振动、接口隔离、低功耗等特殊要求的电器，审核电路是否有做相关的设计处理。

（12）对于新手设计的电气原理图，应尽可能详细地审核，包括功能电路单元的器件参数、总线地址分配、重要元部件的选择等，并对PCB图的布局、电源、数字地线与模拟地线LAYOUT设计提出指导意见。

（13）审核图纸格式是否符合有关技术文件管理规定的要求；图形表达方式是否符合GB 4728《电气图用图形符号》标准的要求。

硬件原理图PCB图设计流程

硬件原理图PCB图设计流程1 充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案启动一个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统某方面能力的需要等等，所以作为一个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最合适的硬件解决方案。

比如A项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组，他们在实际当中发现原有的处理器板IP转发能力不能满足要求，从而对于系统的配置和使用都会造成很大的不便，所以他们提出了对新硬件的需求。

根据这个目标，硬件方案中就针对性的选用了两个高性能网络处理器，然后还需要深入的和软件设计者交流，以确定内存大小，内部结构，对外接口和调试接口的数量及类型等等细节，比如软件人员喜欢将控制信令通路和数据通路完全分开来，这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。

项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的，应该尽量邀请所有相关部门来参与，好处有三个，第一可以充分了解大家的需要，以免在系统设计上遗漏重要的功能，第二是可以让各个部门了解这个项目的情况，提早做好时间和人员上协作的准备，第三是从感情方面讲，在设计之初各个部门就参与了进来，这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶，会得到大家的呵护和良好合作，对完成工作是很有帮助的。

2 原理图设计中要注意的问题原理图设计中要有“拿来主义”，现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图，所以要尽量的借助这些资源，在充分理解参考设计的基础上，做一些自己的发挥。

当主要的芯片选定以后，最关键的外围设计包括了电源，时钟和芯片间的互连。

电源是保证硬件系统正常工作的基础，设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输入；单板需要产生的电源输出；各个电源需要提供的电流大小；电源电路效率；各个电源能够允许的波动范围；整个电源系统需要的上电顺序等等。

比如A项目中的网络处理器需要1.25V 作为核心电压，要求精度在＋5%- －3%之间，电流需要12A左右，根据这些要求，设计中采用5V的电源输入，利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的ESR选择，并且为防止电流过大造成的电压跌落，加入了远端反馈的功能。

硬件电路设计流程与方法

硬件电路设计流程与方法硬件电路设计时所需要的条件也是需基于平台及项目所需的系统条件，设计所需条件也是对设计电路选择合适的原件的关键参考因素，必须要对此进行分析研究。

此外，硬件电路在设计方面的需求在实际应用环境发生改变时，自身的体积能效等也会发生改变，不同的电路系统，需求的条件也就不同。

2、对硬件电路的原理图进行设计原理图的设计是硬件电路设计的核心部分，只有选择合适的电路器件、在设计的过程中进行严谨的计算与分析，并对此进行合理的数据搭配、正确采用仿真型工具进行与实际结合的应用，能够通过原理图的绘制，将设计出的技术用图像与文字展现出来。

2.1 电路元件的选择对硬件电路系统中元件的正确选型是设计原理图过程中必不可少的环节。

是否能选择到优质并适合的元器件，会直接影响到整个硬件电路系统性能的发挥程度，不能保障系统运作的可靠性，同时也会影响系统的使用寿命，造成后期对系统的维修保养成本。

在进行元器件的选择时，应该根据实际情况，了解硬件电路系统的要求，明确所需元器件的参数，来进行合理的选用，还应该考虑到元器件自身的质量问题、购买成本、供货条件等方面，保障电路系统的正常运转，有效地减少成本的浪费。

2.2 原理图的绘制过程在对元器件进行合理的选择之后，就可以采用新型工具软件来进行电路原理图的绘制，在绘制中还需要注意一些问题，首先是针对于初次使用的器件，必须要在使用前仔细阅读查看使用说明，对关键的参数信息有充分的了解，并能够按照规定标准进行使用。

在使用过程中要注意对不成熟的电路进行多次试验，保障电路的成熟与安全性，保障操作人员自身的安全。

在进行绘制时，需要根据信号的流向进行原理图的绘制，对于一些复杂电路的情况，需要结合实际，进行模块功能的分解，并对其添加详细的文字说明，增加原理图的可读性。

还需要综合考虑到电路中的PCB性能，以及进行加工的工作效率。

在设计工艺方面，尽可能缩短对硬件电路的加工时间，减少工艺流程。

在设计原理图的绘制完成之后，还需要对其进行编译，为之后对原理图的检查工作提供便利，注意图中是否缺少网络的标号、是否出现信号源属性的绘制错误等，保障原理图的准确性。

电路原理图设计方法和步骤

电路原理图设计原理图设计是电路设计的基础，只有在设计好原理图的基础上才可以进行印刷电路板的设计和电路仿真等。

本章详细介绍了如何设计电路原理图、编辑修改原理图。

通过本章的学习，掌握原理图设计的过程和技巧。

3.1 电路原理图设计流程原理图的设计流程如图 3-1 所示 . 。

图 3-1 原理图设计流程原理图具体设计步骤：（ 1 ）新建原理图文件。

在进人 SCH 设计系统之前，首先要构思好原理图，即必须知道所设计的项目需要哪些电路来完成，然后用 Protel DXP 来画出电路原理图。

（ 2 ）设置工作环境。

根据实际电路的复杂程度来设置图纸的大小。

在电路设计的整个过程中，图纸的大小都可以不断地调整，设置合适的图纸大小是完成原理图设计的第一步。

（ 3 ）放置元件。

从元件库中选取元件，布置到图纸的合适位置，并对元件的名称、封装进行定义和设定，根据元件之间的走线等联系对元件在工作平面上的位置进行调整和修改使得原理图美观而且易懂。

（ 4 ）原理图的布线。

根据实际电路的需要，利用 SCH 提供的各种工具、指令进行布线，将工作平面上的器件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一幅完整的电路原理图。

（ 5 ）建立网络表。

完成上面的步骤以后，可以看到一张完整的电路原理图了，但是要完成电路板的设计，就需要生成一个网络表文件。

网络表是电路板和电路原理图之间的重要纽带。

（ 6 ）原理图的电气检查。

当完成原理图布线后，需要设置项目选项来编译当前项目，利用 Protel DXP 提供的错误检查报告修改原理图。

（ 7 ）编译和调整。

如果原理图已通过电气检查，那么原理图的设计就完成了。

这是对于一般电路设计而言，尤其是较大的项目，通常需要对电路的多次修改才能够通过电气检查。

（ 8 ）存盘和报表输出： Protel DXP 提供了利用各种报表工具生成的报表（如网络表、元件清单等），同时可以对设计好的原理图和各种报表进行存盘和输出打印，为印刷板电路的设计做好准备。

计算机硬件设计中的电路原理与设计方法

计算机硬件设计中的电路原理与设计方法随着科技的不断进步，计算机硬件设计在信息时代中扮演着重要的角色。

电路原理与设计方法作为计算机硬件设计的基础，对于计算机系统的性能和稳定性至关重要。

本文将介绍计算机硬件设计中的电路原理与设计方法，并探讨其在实际应用中的重要性和挑战。

一、电路原理的基础概念电路原理是指电子元器件按照一定规则连接形成的电气路径，用来实现特定功能的传输、放大、开关等操作。

在计算机硬件设计中，电路原理的理解和应用对于设计师而言至关重要。

1. 电路的基本元素在电路原理中，电阻、电容和电感是最基本的电路元素。

电阻用于限制电流的通过，电容用于存储电荷，电感用于存储能量。

在计算机硬件设计中，我们需要深入理解这些元素的特性和应用，以便正确选择和使用。

2. 逻辑门电路逻辑门电路是计算机硬件设计中常用的电路形式，用于实现逻辑运算。

常见的逻辑门包括与门、或门和非门等。

通过逻辑门的组合和连接，我们可以实现复杂的逻辑功能，比如加法器、乘法器等。

二、电路设计方法的选择与应用在计算机硬件设计中，选择合适的电路设计方法对于设计师来说至关重要。

下面将介绍几种常见的电路设计方法。

1. 顶层设计方法顶层设计方法是指从整体上进行电路设计，首先确定整体电路的功能和性能要求，然后逐步细化到具体的电路模块和元器件。

这种方法适用于复杂的计算机系统设计，可以有效减少设计中的错误和冗余。

2. 库元器件方法库元器件方法是指使用已有的标准元器件来设计电路。

这种方法适用于常见的电路设计，节省了设计时间和成本。

设计师只需要在现有的库中选择合适的元器件并进行连接即可。

3. 定制元器件方法定制元器件方法是指根据实际需求设计和制造特定的电路元器件。

这种方法适用于特定的应用场景，需要对电路元器件进行深入的研究和开发。

设计师需要根据实际需求进行定制，以满足计算机硬件设计的要求。

三、电路设计中的挑战与解决方法在计算机硬件设计中，电路设计面临着许多挑战。

硬件电路设计流程系列--原理图设计

一、设计前的准备工作1.1 规划好各种电容值，电阻值，电感值，磁珠，二极管的封装1.1.1 陶瓷电容，统一命名为C…0.1Uf, 0.01Uf, 0.001uF的建议用C0402封装，这样Layout时，才能尽可能的把去耦电容放到BGA的底下，减少引线电感1uF以下的不常见电容用C0603（如560pF，27pF，10pF等）2.2uF-10uF的建议用C08051.1.2 极性电容*_P使用极性电容时，要考虑耐压值，比如同为100UF，封装不同，耐压值就不同47uF以上建议用C3528_P的22uF-47uF的用C1206_P1.1.3 电阻，统一命名为R….0ohm,22ohm,33ohm,10K,20k,2k等用量比较大的，建议用R0402，以减小PCB板的使用面积其它阻值的电阻，包括精密电阻封装建议用R0603功率电阻，要考虑耐功率大小1.1.4 电感，统一命名为L…选定电感的封装的时候，一定要做市场实地调查，同时要考虑电感要承受的电流大小。

建议先评估好电流大小之后，再根据电流的大小去市场上购买电感，然后再回来做封装。

1.1.5 磁珠，统一命名为L…1.1.6 LED灯，统一命名为LED…1.2 规划各芯片的封装，封装名（footprint）库（footprint）可以先不做，但是封装名（footprint）要先定义出名字1.3 设计Symbol从芯片供应商的官方网站上找symbol，或者借助Capture的Internet Component Assistant(ICA)进行检索，如果再找不到就只能自己做symbol了，方法还是建议用把芯片手册中的PIN number和PIN name复制，粘贴，整理到excel中，然后复制到Allegro PCB Librarian part developer中，制作完毕之后再转成Capture的格式。

二、Review原理图时的注意事项1、不能完全相信公版的设计，比如TI某开发板供应商提供了一款DSP的原理图，但是该DSP的原理图的核心芯片的封装和TI现在产品库里面的却不相同，原因就是该开发板供应商当时设计时用的是TI的样片，而该样片和后来release的产品的封装不同。

产品硬件原理图及PCB设计步骤与遵循原则探讨

产品硬件原理图及PCB设计步骤与遵循原则探讨发表时间：2017-11-16T17:56:34.820Z 来源：《基层建设》2017年第23期作者：王龙林[导读] 摘要：本文主要从产品硬件原理图及PCB设计角度去阐述硬件工程师在从事此类工作时应如何去应对各种产品的设计事件，并着重介绍作者自己的原理图及PCB设计步骤与遵循原则。

深圳市证通电子股份有限公司 518132 摘要：本文主要从产品硬件原理图及PCB设计角度去阐述硬件工程师在从事此类工作时应如何去应对各种产品的设计事件，并着重介绍作者自己的原理图及PCB设计步骤与遵循原则。

关键词：硬件；原理图；PCB设计前言随着科学技术的发展，以及硬件设计工具的层出不穷，应用在电子产品设计中的硬件设计工具（如：Cadence、PADS、Mentor WG、Protel99se、AltiumDesigner、DXP等）如雨后春笋般的呈现在各个行业，而且这些工具在操作方法上有些很相似，有些却完全不同。

然而，不管什么企业使用何种工具进行产品硬件设计，对于硬件工程师来说，只是熟悉与不熟悉的差别；同理，对于硬件工程师来说，无论使用什么工具，产品的硬件原理图及PCB设计方法是相通的。

一、原理图设计1.1产品功能框图绘制对于一个合格或优秀的硬件工程师来说，设计原理图之前应该把产品的功能需求了解清楚，然后根据产品功能需求使用合适的工具（如：Visio）绘制出产品功能框图，理由如下：首先，如果产品的功能非常单一（比如：鼠标），这个功能框图可以不要绘制；但如果产品的功能比较多或者比较复杂，又没有绘制这个功能框图的话，很有可能会把产品的某个功能遗漏，尤其是进行原理图设计时，很有可能会遗漏某个功能电路的设计。

因为当产品功能比较多或者比较复杂时，原理图的设计工作不是当天就能完成，如果没有功能框图，隔天后可能就会忘记某些功能电路的设计或者忘记某些复杂电路的逻辑连接思路。

有了功能框图之后，可以防止设计时遗漏功能电路的设计，能在原理图设计完成后方便审查，也有利于其他非硬件工程师快速了解该产品的基本功能，更有利于其他硬件工程师理解该产品的功能原理。

硬件电路原理图设计审核思路和方法

硬件电路原理图设计审核思路和方法硬件电路原理图设计审核思路和方法1、详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求；2、根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进行选型，CPU选型有以下几点要求：a）性价比高；b）容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多；c）可扩展性好；3、针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功参考设计，一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，比如440EP就有yosemite开发板和bamboo开发板，我们参考得是yosemite开发板，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认；另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的；但要注意一点，现在很多CPU 都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计；4、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；5、对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计；这是整个原理图设计过程中最关键的部分，我们必须做到以下几点：a）对于每个功能模块要尽量找到更多的成功参考设计，越难的应该越多，成功参考设计是“前人”的经验和财富，我们理当借鉴吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起点；b）要多向权威请教、学习，但不能迷信权威，因为人人都有认知误差，很难保证对哪怕是最了解的事物总能做出最科学的理解和判断，开发人员一定要在广泛调查、学习和讨论的基础上做出最科学正确的决定；c）如果是参考已有的老产品设计，设计中要留意老产品有哪些遗留问题，这些遗留问题与硬件哪些功能模块相关，在设计这些相关模块时要更加注意推敲，不能机械照抄原来设计，比如我们老产品中的IDE经常出问题，经过仔细斟酌，广泛讨论和参考其他成功设计，发现我们的IDE接口有两个管脚连线方式确实不规范；还有，针对FGPI 通道丢视频同步信号的问题，可以在硬件设计中引出硬件同步信号管脚，以便进一步验证，更好发现问题的本质；6、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：a）数字电源和模拟电源分割；b）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；c）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；d）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；e）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；f）功耗问题；g）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；7、硬件原理图设计完成之后，设计人员应该按照以上步骤和要求首先进行自审，自审后要达到有95%以上把握和信心，然后再提交他人审核，其他审核人员同样按照以上要求对原理图进行严格审查，如发现问题要及时进行讨论分析，分析解决过程同样遵循以上原则、步骤；8、只要开发和审核人员都能够严格按以上要求进行电路设计和审查，我们就有理由相信，所有硬件开发人员设计出的电路板一版成功率都会很高的，所以我提出以下几点：a）设计人员自身应该保证原理图的正确性和可靠性，要做到设计即是审核，严格自审，不要把希望寄托在审核人员身上，设计出现的任何问题应由设计人员自己承担，其他审核人员不负连带责任；b）其他审核人员虽然不承担连带责任，也应该按照以上要求进行严格审查，一旦设计出现问题，同样反映了审核人员的水平、作风和态度；c）普通原理图设计，包括老产品升级修改，原则上要求原理图一版成功，最多两版封板，超过两版将进行绩效处罚；d）对于功能复杂，疑点较多的全新设计，原则上要求原理图两版内成功，最多三版封板，超过三版要进行绩效处罚；e）原理图封板标准为：电路板没有任何原理性飞线和其他处理点；9、以上提到原理图设计相关的奖励和处罚具体办法将在广泛调查研究之后制定，征得公司领导同意后发布实施；10、特别说明：a）以上《规范》是我根据自己以前硬件开发和底层驱动开发经验，以及最近对440EP主板原理图、PNX1700编解码PCI卡原理图、VS101A原理图审核发现的问题，并联系老产品中存在的隐患总结出的一些个人想法，其中肯定有很多不对、不足的地方，欢迎大家批评指正、补充完善，本《规范》发布在硬件组工作网页上，硬件组人员可以直接修改补充，修改补充后请注明；b）制定此《规范》的目的和出发点是为了培养硬件开发人员严谨、务实的工作作风和严肃、认真的工作态度，增强他们的责任感和使命感，提高工作效率和开发成功率，保证产品质量；c）希望年轻的硬件开发人员能在磨练中迅速成长起来！。

硬件原理图设计规范

1背景31.2术语与缩写解释32设计工具43图纸规格及总体要求53.1纸张规格53。

2标题栏53.3其它要求54器件图库54。

1器件图形符号64。

2管脚64。

3封装64。

4器件代号64.5器件型号与标称值94.5.1集成电路与晶体管94.5。

2电阻类94.5.3电容类104.5。

4电感类104.5.5晶体、晶振类114.5.6保险管114。

5.7开关与接插件114。

5.8指示灯114。

5。

9变压器114。

5。

10其它115绘图布局126网络连接126。

1电气连接线126.2总线136。

3网络标号136。

4端口136.5电源与地的连接137绘制方法148注释159文件入库命名151概述1.1背景为提高设计文档的可读性和可移植性、从而提高开发效率和产品质量，必须规范原理图设计,特制定本规范.制定本规范的总体原则是方便阅读、移植和维护，减少错误。

其中的“阅读”不仅包括在电脑上查阅，更注重打印出的纸稿的阅读，所以电脑上的“搜索"功能和颜色上的区别不能作为可读性强的依据.1.2 术语与缩写解释原理图：Schematic diagram，用图形符号并按其工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一种简图,供详细了解工作原理、分析和计算电路特性之用.国标中称之为电路图,Circuit diagram。

图框：Frame，规定在图纸幅面上绘图的有效面积,保证图素不超出或太靠近纸页边缘。

标题栏：Title column，用以确定图纸名称、图号、张次、更改和有关人员签署等内容的栏目。

器件代号：Item code,在原理图中,为了便于查找、区分图形符号所表示的各种元器件和表示元器件序列号的代码。

标称值：Part value,表示项目类的电气参数的数字或型号的代码。

器件图形符号（图符）:指在原理图绘制工具中,由器件库编辑所生成的代表特定元器件实物的图形元素符号，在系统中是一个整体的图形元素。