电路硬件设计基础
电路设计基础(个人整理)
民用电电路设计基础知识
Pe：额定功率Pj：计算有功功率Sj：计算视在功率Ij：计算电流Kx：同时系数cos￠：功率因数
Pj=Kx×Pe Sj=Pj×cos￠
P=IU 万能公式功率=电流×电压P=W/T=U*I=I*I*R=U*U*R
计算电流：
1、单相（0.22KV）：Ij=Pj/ cos￠/U
2、三相（0.38KV）：Ij=Pj/ cos￠/√3（1.732）/U
计算功率：
单相（0.22KV）：Pj=I ×U×cos￠
三相（0.38KV）：Pj=√3（1.732）×I×U×cos￠
视在功率：Sj=√3（1.732）×I×U
示例如下：
常用系统图表示：
导线敷设方式表示：
SR：沿钢线槽敷设BE：沿屋架或跨屋架敷设CLE：沿柱或跨柱敷设WE：沿墙面敷设
CE：沿天棚面或顶棚面敷设ACE：在能进入人的吊顶内敷设BC：暗敷设在梁内CLC：暗敷设在柱内
WC：暗敷在墙内CC：暗敷在顶棚内
ACC：暗敷在不能进入人的吊顶内FC：暗敷在地面内
SCE：吊顶内敷设，要穿金属管DB：直埋
TC：电缆沟SR：沿钢索F：地板及地坪下
导线穿管表示：
SC：焊接钢管MT：电线管PC-PVC：塑料硬管FPC：阻燃塑料硬管CT：桥架MR：金属线槽
M：钢索CP：金属软管PR：塑料线槽
RC：镀锌钢管。
硬件工程师必会知识点
硬件工程师必会知识点一、知识概述《电路基础》①基本定义：电路嘛，简单说就是电流能跑的一个通路。
就像咱住的房子要有路才能进出一样，电也得有个道儿能走。
它由电源、导线、开关和用电器这些东西组成。
电源就像是发电站给电力来源，导线就是电走的路，开关就是控制电走不走的门，用电器就是用电干活儿的东西，像灯能照明。
②重要程度：在硬件工程师这行里，电路基础就像是建房的地基。
要是电路基础不牢，后面啥复杂电路、电路板设计都没法好好搞。
③前置知识：那得先知道基本的数学知识，像代数啊，能计算电阻、电压、电流之间的关系。
还有物理里的电学知识，啥是电，电的基本特性这些。
④应用价值：日常生活到处都是，就说家里头的电路，从电灯、电视到冰箱，哪一个离得开电路基础呢。
在电子设备制造上，设计手机、电脑主板啥的，也都得靠电路基础。
二、知识体系①知识图谱：在硬件这学科里，电路基础是最底层最基本的东西。
就像树根一样，从这上面生出各种分支，像模拟电路、数字电路这些。
②关联知识：和电磁场理论有关系，因为电场磁场和电路里的电有着千丝万缕的联系。
也和电子元器件知识分不开，毕竟元器件是电路的组成部分。
③重难点分析：- 掌握难度：对于初学者来说，理解电路里那些抽象的概念是个难点，像电压降、电势差这些。
就拿我刚学的时候，死活想不明白为啥电流从高电势往低电势跑。
- 关键点：得把电流、电压、电阻间的关系搞明白，特别是欧姆定律。
这个关系理顺了，分析简单电路就很容易。
④考点分析：- 在考试中的重要性：超级重要，大部分硬件工程相关的考试都会考到电路基础。
- 考查方式：选择题可能会出计算电阻值的题，简答题可能让你分析一个简单电路里某些点的电压情况。
三、详细讲解- 理论概念类①概念辨析：- 电流：可以看成是电的水流，就是电子在导线里定向移动。
想象一群小蚂蚁排着队在一根小管道里往前走。
单位是安培。
- 电压：这就像是水管里水的压力，电有个推动电子跑的力量叫电压。
电压单位是伏特。
电路板设计基础ppt课件
保存、打印
.
7
6.3 电路板编辑器 一、进入电路板编辑器（PCB 99）
执行新建文件命令：File/ New 在弹出的对话框中选择PCB Document图标。
.
8
新建的PCB文档
PCB编辑器
.
9
二、PCB编辑器的画面管理 1.界面的打开与关闭 2.显示画面的管理
状态栏 命令状态栏
显示整个电路板
层）。
2.内部电源层（Internal Planes）
用于连接电源网络和接地网络，也可连接其他网络。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
3.机械层（Mechanical）：用于放置标注和说明。4个
4.丝印层（Silkscreen）
用于显示元件封装的轮廓线和元件封装文字。2个
5.阻焊层（Solder Mask）
用于放置阻焊剂，共有顶层和底层两个阻焊层。
恢复前次显示画面
设计管理器
主工具栏 放置工具栏
.
10
3. 画面的移动 滚动条移动画面 游标手移动画面 微型窗口
4. 公制、英制切换
菜单命令：View/Toggle 5. 当U前ni坐ts标原点设置
菜单命令：Edit / Origin / Set 撤消所设置的相对原点并恢复绝对原点
菜单命令：Edit / Origin / Reset
6.阻粘层（Paste Mask）
7.钻孔层（Drill Layers）
用于输出钻孔图和标出钻孔的位置。两个钻孔层
Drill Guide：钻孔位置用一个小十字表示；
Drill Drawing：钻孔位置可以用字符串、钻孔直径或图形符号表示。
8.其他层（Other）
包括：禁止布线层（Keep Out）；多层（Muti Layer）；
2019年电路设计基础知识一.doc
电路设计基础知识(一)电路设计基础知识(一)电路设计基础知识（1）——电阻导电体对电流的阻碍作用称着电阻，用符号R表示，单位为欧姆、千欧、兆欧，分别用Ω、KΩ、MΩ表示。
一、电阻的型号命名方法：国产电阻器的型号由四部分组成（不适用敏感电阻）第一部分：主称，用字母表示，表示产品的名字。
如R表示电阻，W表示电位器。
第二部分：材料，用字母表示，表示电阻体用什么材料组成，T-碳膜、H-合成碳膜、S-有机实心、N-无机实心、J-金属膜、Y-氮化膜、C-沉积膜、I-玻璃釉膜、X-线绕。
第三部分：分类，一般用数字表示，个别类型用字母表示，表示产品属于什么类型。
1-普通、2-普通、3-超高频、4-高阻、5-高温、6-精密、7-精密、8-高压、9-特殊、G-高功率、T-可调。
第四部分:序号，用数字表示，表示同类产品中不同品种，以区分产品的外型尺寸和性能指标等例如：R T 1 1 型普通碳膜电阻a1}二、电阻器的分类1、线绕电阻器：通用线绕电阻器、精密线绕电阻器、大功率线绕电阻器、高频线绕电阻器。
2、薄膜电阻器：碳膜电阻器、合成碳膜电阻器、金属膜电阻器、金属氧化膜电阻器、化学沉积膜电阻器、玻璃釉膜电阻器、金属氮化膜电阻器。
3、实心电阻器：无机合成实心碳质电阻器、有机合成实心碳质电阻器。
4、敏感电阻器：压敏电阻器、热敏电阻器、光敏电阻器、力敏电阻器、气敏电阻器、湿敏电阻器。
三、主要特性参数1、标称阻值：电阻器上面所标示的阻值。
2、允许误差：标称阻值与实际阻值的差值跟标称阻值之比的百分数称阻值偏差，它表示电阻器的精度。
允许误差与精度等级对应关系如下：±0.5%-0.05、±1%-0.1(或00)、±2%-0.2(或0)、±5%-Ⅰ级、±10%-Ⅱ级、±20%-Ⅲ级3、额定功率：在正常的大气压力90-106.6KPa及环境温度为－55℃～＋70℃的条件下，电阻器长期工作所允许耗散的最大功率。
硬件设计可靠性基础
1、电路设计影响单片机测控系统可靠性的因素，有45％来自系统设计。
为了保证测控系统的可靠性，在对电路设计时，应进行最坏情况的设计。
各种电子元件的特性不可能是一个恒定值，总是在其标注值的上下有一个变化的范围。
同时，电源电压也有一个波动范围，最坏的设计（指工作环境最坏情况下）方法是考虑所有元件的公差，并取其最不利的数值。
核算电路的每一个规定的特性。
如果这一组参数值都能保证正常工作，那么在公差范围内的其它所有元件值都能使电路可靠地工作。
在设计应用系统电路时，还要根据元件的失效率特征及其使用场所采取相应措施：在元件级，对那些容易产生短路的部件，以串联方式复制；对那些容易产生断路的部件，以并联方式复制，并在这些部分设置报警和保护装置。
2、元器件选择（1）型号与公差在确定元件参数之后，还要确定元器件的型号，这主要取决于电路所允许的公差范围。
对于电容器，如果用于常温环境中，一般的电解电容就可以满足要求，对于电容公差要求较高的电路系统，则电解电容就不宜选用。
（2）降额使用元件的失效率随工作电压成倍的增加。
因此，系统供电电源的容量就大于负载的最大值，元器件的额定工作条件是多方面的，如电流电压频率、功率、机械强度以及环境温度等。
所说的降额使用，就是要降低以上这些参数，在电路设计中，首先考虑的是降低它的功效。
选用电容器时要降低它的工作电压，使用电压一般小于额定电压的60％。
选用二级管以及可控硅时，应使其工作电流低于额定电流，对于晶体管、稳压管等应考虑工作时的耗散功率。
集成电路的降额使用同样是从电气参数及环境因素上来考虑。
在电气上要降低功耗，对CMOS芯片和线性集成电路在满足输出要求的前提下，应降低电源电压或减少下级负载。
而TTL电路对电源电压要求比较严，这时应注意它们的带负载能力，民用元器件的温度使用范围较窄，如果用于工业控制中，在整体设计时应降额使用。
3、结构设计结构可靠性设计是硬件可靠性设计的最后阶段，结构设计时首先应注意元器件及设备的安装方式；其次是控制系统工作的环境条件，如通风、除湿、防尘等。
电路设计工程计算基础
电路设计工程计算基础
电路设计工程计算基础是电子工程中非常重要的一部分。
其主要内容涉及电路理论、电路计算、电路分析和电路优化等方面。
1. 电路理论
电路理论是电路设计工程计算的基础，它包括了电路基础理论、电路元件基本参数和电路元件特性等内容。
在进行电路设计之前，必须首先了解电路的基础理论，并掌握电路元件的基本参数和特性。
2. 电路计算
电路计算是电路设计过程中不可缺少的环节，它包括了电路的电路参数计算、电路功率计算、电路电压计算和电路电流计算等内容。
在进行电路设计时，必须对电路进行计算，以确保电路稳定可靠。
3. 电路分析
电路分析是针对电路进行的各种测试和测量，它主要包括了电路的直流分析和交流分析等。
在进行电路设计时，必须对电路进行各种分析，以提高电路的稳定性和性能。
4. 电路优化
电路优化是改进和优化电路设计的过程，它主要包括了电路元件选型、电路结构的改善、电路参数的优化等。
在进行电路设计时，必须进行电路优化，以提高电路的性能和可靠性。
电路设计基础知识点
电路设计基础知识点电路设计是电气工程中的关键环节，它涉及到电路的组成、布局和元件的选择，对于电子产品的性能和可靠性都有着重要影响。
下面我们将介绍一些电路设计的基础知识点。
一、电路的基本概念在开始学习电路设计之前，我们先来了解一些电路的基本概念。
1. 电路电路是由电子元件、导线和其他连接元件组成的电子装置。
它可以传输、控制和处理电信号或电能。
2. 电流电流是电荷通过导线或电子元件流动的速度，用符号“I”表示，单位是安培（A）。
3. 电压电压是电荷在电路中移动时所受的力，用符号“V”表示，单位是伏特（V）。
4. 电阻电阻是电流在电路中流动时所遇到的阻碍，用符号“R”表示，单位是欧姆（Ω）。
二、电路元件在电路设计中，我们需要选择适当的电子元件来实现电路的功能。
下面介绍几种常见的电子元件。
1. 电源电源是提供电流和电压的装置，它可以为整个电路系统提供所需的能量。
常见的电源有电池和电源适配器。
2. 电阻器电阻器是控制电路中电流的大小和电压的分配的装置。
它的主要作用是通过消耗电能来降低电压或限制电流。
3. 电容器电容器是一种能够储存电荷的元件，它可以在电路中储存和释放电能。
电容器的容量大小可以影响电路的响应速度和稳定性。
4. 电感器电感器是一种能够储存磁能的元件，它常用于电压和电流的转换以及滤波器的设计。
5. 二极管二极管是一种电子元件，具有只允许电流单向通过的特性。
它可以在电路中实现整流、开关和保护等功能。
6. 晶体管晶体管是一种半导体器件，具有放大和开关功能，常用于电源放大和信号放大的电路设计中。
三、基本电路的设计在掌握了电路的基本概念和常见元件之后，我们可以开始进行基本电路的设计了。
1. 串联电路串联电路是将电子元件按照一定的顺序连接起来的电路。
在串联电路中，电流按照固定的路径依次通过每个元件。
2. 并联电路并联电路是将电子元件同时连接在同一节点上的电路。
在并联电路中，电流通过各个元件的路径相同，而电压则相等。
人工智能硬件电路设计基础及应用 源代码
人工智能硬件电路设计基础及应用一、介绍人工智能（本人）是当今科技领域的热门话题，其应用已经渗透到日常生活的方方面面。
人工智能硬件电路设计作为支撑人工智能应用的重要基础之一，也备受关注。
二、人工智能硬件电路设计基础1. 人工智能硬件电路的概念人工智能硬件电路是指为实现人工智能功能而设计的硬件电路。
这些电路可以包括各种数字电路、模拟电路以及混合电路，用于处理和分析大量的数据、进行复杂的运算和决策。
2. 人工智能硬件电路设计原理人工智能硬件电路的设计原理包括但不限于：数字信号处理、神经网络算法、并行计算、模拟电路设计等。
其中，数字信号处理是人工智能处理数据的基础，神经网络算法则是实现智能决策和学习的重要手段。
3. 人工智能硬件电路的分类根据功能和应用的不同，人工智能硬件电路可以分为图像处理电路、语音识别电路、智能控制电路等不同类型。
每种类型的电路都有其特定的设计原理和应用场景。
三、人工智能硬件电路设计应用1. 人工智能芯片人工智能芯片是人工智能硬件电路设计的重要应用之一。
随着人工智能技术的发展，人工智能芯片的设计越来越趋向于专门化和定制化，以满足不同应用场景下的需求。
2. 人工智能边缘计算设备随着人工智能的广泛应用，对于边缘计算设备的需求也在不断增加。
人工智能硬件电路在边缘计算设备中的应用可以大大提高设备的智能化水平和计算效率。
3. 人工智能嵌入式系统人工智能硬件电路的设计在嵌入式系统中也有着广泛的应用。
嵌入式人工智能系统可以用于智能监控、智能家居、智能医疗等领域，为人们的生活带来便利。
四、人工智能硬件电路设计的发展趋势1. 集成度的提高未来人工智能硬件电路设计的一个重要趋势是集成度的提高。
随着半导体工艺的不断进步，集成度高、功耗低的人工智能芯片将会成为主流。
2. 定制化设计另一个发展趋势是人工智能硬件电路的定制化设计。
人工智能应用场景的多样性和复杂性要求硬件电路设计能够更好地适应不同的应用需求。
3. 异构计算结构未来人工智能硬件电路设计可能会更多地采用异构计算结构。
硬件电路设计基础
• 涤纶电容一般是以涤纶薄 膜作为介质，其介电常数 较高，体积小，容量大， 稳定性好。常用于做旁路 电容。电容上一般是标： 684J400V，意思是 0.68uF，误差±5％（字母 K），耐压400V 字母F G J K L M分别表示±1% ±2% ±5% ±10% ±15% ±20%
2.2 可变电容器识别与选择
• 可变的电容器多用于谐振 电路中，常见用于收音机 的调谐旋钮。
• 其参数常为270pf/27pF。 表明其最大电容值为 270pF，最小为27pF。
3. 电感元件
• 电感器（电感线圈）是用绝缘导线（例如漆包线、纱包线 等）绕制而成的电磁感应元件，也是电子电路中常用的元 器件之一。常用于振荡电路中与电容组成LC振荡电路。
• 8路A/D转换芯片 ADC0809是经常见到的一 种A/D转换器。具有较高 的性价比。
• 它通过选通位来确定转换 的通道。需要外接提供 10k~1MHz的时钟，当时 钟频率为500kHz时，其转 换速度约为128us。
• 常用于对于转换速度要求 不高，而输入较多的情况 下。
• ADC0809引脚结构 D7-D0：8位数字量输出引脚。 IN0-IN7：8位模拟量输入引脚。 VCC：+5V工作电压。 GND：地。 REF（+）：参考电压正端。 REF（-）：参考电压负端。 START：A/D转换启动信号输入端。 ALE：地址锁存允许信号输入端。 （以上两种信号用于启动A/D转换）. EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时 为高电平。 OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。 CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）。 A、B、C：地址输入线。
1.2 可变电阻的识别与选择
电子电路设计入门
电子电路设计入门电子电路设计是电子工程中非常重要的一项技术，它涉及到电路原理、元器件选择、电路设计方法等方面的知识。
对于初学者来说，掌握电子电路设计的基本原理和方法是非常关键的。
本文将介绍电子电路设计的入门知识，并探讨一些实用的设计技巧。
一、电子电路基础知识在学习电子电路设计之前，我们首先需要了解一些基础知识。
电子电路是由电子元器件（如电阻、电容、电感等）组成的，通过这些元器件可以实现信号的处理和控制。
同时，电子电路中也会涉及到各种信号源和信号处理器件，例如放大器、滤波器等。
在电子电路设计中，我们需要了解以下几个基本概念：1. 电压（Voltage）：电路中的电势差，用于表示电路中的电子能量变化情况。
2. 电流（Current）：电子在电路中的流动状态，用于表示电子在电路中的数量变化情况。
3. 电阻（Resistance）：阻碍电流流动的物理特性，用于限制电流的大小。
4. 电容（Capacitance）：存储电荷的能力，用于实现信号的延时和滤波。
5. 电感（Inductance）：通过电磁感应作用产生感应电动势，用于存储磁场能量。
二、电子电路设计流程在进行电子电路设计时，我们通常会按照以下流程进行：1. 确定需求：明确电路设计的功能和性能要求，例如放大、滤波、控制等。
2. 元器件选择：根据需求选择合适的电子元器件，例如放大器、运算放大器、滤波器等。
3. 电路设计：根据所选元器件的特性和需求，设计出符合要求的电路框图。
4. 电路模拟：使用电路模拟软件对设计的电路进行仿真，以验证其性能和功能。
5. 电路实现：根据设计结果，制作实际的电路板并进行焊接和组装。
6. 电路测试：对实际制作的电路进行测试，验证其性能和功能是否符合设计要求。
7. 优化调试：根据测试结果对电路进行优化和调试，以达到更好的性能和稳定性。
8. 文档记录：对电路设计和测试结果进行详细的记录，方便以后的参考和改进。
三、电子电路设计实例为了更好地理解电子电路设计的过程和方法，我们可以通过一个实例来进行说明。
计算机硬件与电路设计的基本原理
计算机硬件与电路设计的基本原理计算机硬件与电路设计的基本原理是指在计算机领域中，对于硬件组成和电路设计的基本概念、原理以及相关技术进行研究和应用的过程。
本文将从计算机硬件基本概念、电路设计原理和相关技术应用三个方面探讨计算机硬件与电路设计的基本原理。
一、计算机硬件基本概念计算机硬件是指计算机的实体部分，包括中央处理器（CPU）、内存、输入输出设备等。
在硬件设计中，必须了解各个硬件组件的基本功能和原理。
1. 中央处理器（CPU）是计算机硬件的核心部件，主要负责执行指令和进行数据处理。
CPU由运算器和控制器组成，其中运算器用于执行各种运算操作，控制器用于控制指令的执行顺序和数据传输。
2. 内存是计算机硬件中的存储部件，用于存储程序和数据。
根据存取速度和价格的不同，内存可以分为主存储器和辅助存储器。
主存储器包括随机存取存储器（RAM）和只读存储器（ROM），而辅助存储器包括硬盘、光盘等。
3. 输入输出设备是计算机与外部环境交互的接口，用于输入和输出数据。
常见的输入设备有键盘、鼠标，输出设备有显示器、打印机等。
二、电路设计原理电路设计原理是指在计算机硬件设计中，根据电子学原理和逻辑门电路的基本原理，实现计算机硬件电路的设计。
以下是常用的电路设计原理：1. 逻辑门电路是计算机电路的基础。
逻辑门电路包括与门、或门、非门等。
通过逻辑门的组合和连接，可以实现各种逻辑功能。
2. 时钟信号是计算机中非常重要的电路设计原理。
时钟信号用于同步各个部件的工作，确保计算机的稳定性和正确性。
3. 数字电路设计原理是指在计算机硬件设计中，使用数字信号进行数据的存储和传输。
数字电路设计原理包括编码器、解码器、触发器、寄存器等。
三、相关技术应用在计算机硬件与电路设计中，常用的相关技术包括集成电路设计、电路仿真和设计工具的应用。
1. 集成电路设计是指将多个电子元件（如晶体管、电阻等）集成在一块芯片上，形成功能强大的电路。
集成电路设计可以提高计算机硬件的集成度和性能。
硬件电路设计基础知识
硬件电子电路基础第一章半导体器件§1-1 半导体基础知识一、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。
（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）二、半导体的导电特性本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。
硅和锗的共价键结构。
（略）1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化•掺杂──管子•温度──热敏元件•光照──光敏元件等2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴•自由电子──受束缚的电子（－）•空穴──电子跳走以后留下的坑（＋）三、杂质半导体──N型、P型（前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。
•N型半导体（自由电子多）掺杂为＋5价元素。
如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增长原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。
载流子组成：o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。
o空穴──少子o自由电子──多子•P型半导体（空穴多）掺杂为＋3价元素。
如：硼；铝使空穴大大增长原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。
B──＋3价载流子组成：o本征激发的空穴和自由电子──数量少。
o掺杂后由B提供的空穴──数量多。
o空穴──多子o自由电子──少子结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子；P型半导体中的多数载流子为空穴。
§1-2 PN结一、PN结的基本原理1、什么是PN结将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。
2、PN结的结构分界面上的情况：P区：空穴多N区：自由电子多扩散运动：多的往少的那去，并被复合掉。
留下了正、负离子。
（正、负离子不能移动）留下了一个正、负离子区──耗尽区。
由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。
方向：N--> P大小：与材料和温度有关。
（很小，约零点几伏）漂移运动：由于内建电场的吸引，个别少数载流子受电场力的作用与多子运动方向相反作运动。
硬件设计基础知识
硬件设计基础知识硬件设计是指通过技术手段将硬件构件和电路进行设计和开发，以实现特定功能或满足特定需求的过程。
本篇文章将向读者介绍硬件设计的基础知识，并详细列出步骤，让读者了解如何进行硬件设计。
一、硬件设计的基础知识1.1 电路理论：了解基本的电子电路理论，包括电流、电压、阻抗等概念。
熟悉各种电子元器件的工作原理和特性，例如二极管、电容器、电感器等。
1.2 数字电路与模拟电路：了解数字电路和模拟电路的区别和应用。
数字电路处理二进制信号，而模拟电路处理连续信号。
1.3 硬件与软件的关系：了解硬件与软件之间的关系，理解硬件设计在软件开发中的作用。
二、硬件设计的步骤2.1 确定需求：明确设计的目的和需求，例如设计一个通信设备还是一个控制系统。
根据需求，确定设计的功能和性能指标。
2.2 初步设计：根据需求，开始进行初步设计。
选择适合的电子元器件、电路并进行初步拓扑布局。
2.3 电路原理图设计：使用电子设计自动化软件（EDA），将电路元器件按照其连接关系进行电路原理图的设计和绘制。
2.4 PCB设计：在电路原理图的基础上，进行PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计。
确定元器件的布局和走线方式，进行电路板的布线设计。
2.5 元器件选择和采购：根据设计需求，选择适合的元器件型号，并进行元器件的采购准备工作。
2.6 硬件开发和调试：根据电路原理图和PCB设计，进行硬件开发和组装工作。
将选择好的元器件进行焊接和连接，完成硬件的搭建。
之后进行硬件的调试工作，确保电路的正常工作。
2.7 硬件验证和测试：对设计完成的硬件进行系统验证和测试。
验证硬件是否满足设计需求和性能指标，并进行相关测试，例如温度测试、性能测试等。
2.8 优化和改进：根据测试结果和反馈，对硬件进行优化和改进。
可以通过更换元器件、优化布局、调整参数等手段提升硬件的性能和稳定性。
三、硬件设计的注意事项3.1 电路安全与可靠性：确保硬件设计过程中考虑产品的安全性和可靠性，避免电路发生故障或危险。
常见电路设计关键基础知识
常见电路设计关键基础知识目录一、基本概念 (2)1.1 电路与电路图 (3)1.2 电流与电压 (4)1.3 电阻与欧姆定律 (5)二、直流电路分析 (6)2.1 电阻的串联与并联 (7)2.2 基尔霍夫定律 (9)2.3 电源转换与能量转换 (10)三、交流电路分析 (11)3.1 正弦交流电的基本概念 (12)3.2 交流电路的分析方法 (14)3.3 RLC串联电路的谐振 (14)四、集成电路与电子元件 (15)4.1 常用集成电路介绍 (16)4.2 二极管及其应用 (18)4.3 三极管及其应用 (19)五、模拟电路设计 (20)5.1 放大器的基础知识 (23)5.2 模拟电路的设计与调试 (24)5.3 集成运算放大器 (25)六、数字电路设计 (26)6.1 数字电路基础 (28)6.2 组合逻辑电路设计 (28)6.3 时序逻辑电路设计 (30)七、电路仿真与测试 (31)7.1 电路仿真软件介绍 (32)7.2 电路测试方法与仪器 (34)7.3 电路故障诊断与修复 (35)八、电路安全与可靠性 (37)8.1 电路安全操作规程 (38)8.2 电路的散热与冷却 (39)8.3 电路的可靠性分析 (40)一、基本概念电路：电路是电子设备的基础，由电源、负载和连接它们的导线组成，用于实现电能转换和传输。
电流：电流是电荷的流动，是电路中的基本要素之一。
电流的大小和方向是描述电路工作状态的重要参数。
电压：电压是推动电荷流动的力量，也称为电势差。
电压是能源转换和传输的关键。
电阻：电阻是电路中对电流的阻碍作用，决定了电路中的电流大小。
电阻的大小与材料、长度、截面积和温度等因素有关。
电容：电容是存储电荷的元件，能够储存电能并在需要时释放。
电容在滤波、去耦和信号传输等电路设计中有着重要作用。
电感：电感是存储磁能的元件，对电流的突变产生阻抗。
电感在电源滤波、振荡电路和信号传输等方面有广泛应用。
电子电路设计的基础知识
电子电路设计的基础知识一、电子电路的设计基本步骤：1、明确设计任务要求：充分了解设计任务的具体要求如性能指标、内容及要求，明确设计任务。
2、方案选择：根据掌握的知识和资料，针对设计提出的任务、要求和条件，设计合理、可靠、经济、可行的设计框架，对其优缺点进行分析，做到心中有数。
3、根据设计框架进行电路单元设计、参数计算和器件选择：具体设计时可以模仿成熟的电路进行改进和创新，注意信号之间的关系和限制；接着根据电路工作原理和分析方法，进行参数的估计与计算；器件选择时，元器件的工作、电压、频率和功耗等参数应满足电路指标要求，元器件的极限参数必须留有足够的裕量，一般应大于额定值的1.5倍，电阻和电容的参数应选择计算值附近的标称值。
4、电路原理图的绘制：电路原理图是组装、焊接、调试和检修的依据，绘制电路图时布局必须合理、排列均匀、清晰、便于看图、有利于读图；信号的流向一般从输入端或信号源画起，由左至右或由上至下按信号的流向依次画出务单元电路，反馈通路的信号流向则与此相反；图形符号和标准，并加适当的标注；连线应为直线，并且交叉和折弯应最少，互相连通的交叉处用圆点表示，地线用接地符号表示。
二、电子电路的组装电路组装通常采用通用印刷电路板焊接和实验箱上插接两种方式，不管哪种方式，都要注意：1．集成电路：认清方向，找准第一脚，不要倒插，所有IC的插入方向一般应保持一致，管脚不能弯曲折断；2．元器件的装插：去除元件管脚上的氧化层，根据电路图确定器件的位置，并按信号的流向依次将元器件顺序连接；3．导线的选用与连接：导线直径应与过孔（或插孔）相当，过大过细均不好；为检查电路方便，要根据不同用途，选择不同颜色的导线，一般习惯是正电源用红线，负电源用蓝线，地线用黑线，信号线用其它颜色的线；连接用的导线要求紧贴板上，焊接或接触良好，连接线不允许跨越IC或其他器件，尽量做到横平竖直，便于查线和更换器件，但高频电路部分的连线应尽量短；电路之间要有公共地。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1.1电路硬件设计基础1.1.1电路设计硬件电路设计原理嵌入式系统的硬件设计主要分3个步骤：设计电路原理图、生成网络表、设计印制电路板，如下图所示。
图1-1硬件设计的3个步骤进行硬件设计开发，首先要进行原理图设计，需要将一个个元器件按一定的逻辑关系连接起来。
设计一个原理图的元件来源是“原理图库”，除了元件库外还可以由用户自己增加建立新的元件，用户可以用这些元件来实现所要设计产品的逻辑功能。
例如利用Protel 中的画线、总线等工具，将电路中具有电气意义的导线、符号和标识根据设计要求连接起来，构成一个完整的原理图。
原理图设计完成后要进行网络表输出。
网络表是电路原理设计和印制电路板设计中的一个桥梁，它是设计工具软件自动布线的灵魂，可以从原理图中生成，也可以从印制电路板图中提取。
常见的原理图输入工具都具有Verilog/VHDL网络表生成功能，这些网络表包含所有的元件及元件之间的网络连接关系。
原理图设计完成后就可进行印制电路板设计。
进行印制电路板设计时，可以利用Protel 提供的包括自动布线、各种设计规则的确定、叠层的设计、布线方式的设计、信号完整性设计等强大的布线功能，完成复杂的印制电路板设计，达到系统的准确性、功能性、可靠性设计。
电路设计方法(有效步骤)电路原理图设计不仅是整个电路设计的第一步，也是电路设计的基础。
由于以后的设计工作都是以此为基础，因此电路原理图的好坏直接影响到以后的设计工作。
电路原理图的具体设计步骤，如图所示。
图1-2原理图设计流程图（1）建立元件库中没有的库元件元件库中保存的元件只有常用元件。
设计者在设计时首先碰到的问题往往就是库中没有原理图中的部分元件。
这时设计者只有利用设计软件提供的元件编辑功能建立新的库元件，然后才能进行原理图设计。
当采用片上系统的设计方法时，系统电路是针对封装的引脚关系图，与传统的设计方法中采用逻辑关系的库元件不同。
（2）设置图纸属性设计者根据实际电路的复杂程度设置图纸大小和类型。
图纸属性的设置过程实际上是建立设计平台的过程。
设计者只有设置好这个工作平台，才能够在上面设计符合要求的电路图。
（3）放置元件在这个阶段，设计者根据原理图的需要，将元件从元件库中取出放置到图纸上，并根据原理图的需要进行调整，修改位置，对元件的编号、封装进行设置等，为下一步的工作打下基础。
（4）原理图布线在这个阶段，设计者根据原理图的需要，利用设计软件提供的各种工具和指令进行布线，将工作平面上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。
（5）检查与校对在该阶段，设计者利用设计软件提供的各种检测功能对所绘制的原理图进行检查与校对，以保证原理图符合电气规则，同时还应力求做到布局美观。
这个过程包括校对元件、导线位置调整以及更改元件的属性等。
（6）电路分析与仿真这一步，设计者利用原理图仿真软件或设计软件提供的强大的电路仿真功能，对原理图的性能指标进行仿真，使设计者在原理图中就能对自己设计的电路性能指标进行观察、测试，从而避免前期问题后移，造成不必要的返工。
（7）生成网络表这一步，设计者利用设计软件提供的网络表生成工具，建立起该原理图的网络表。
其实每个电路就是一个网络表，它是由节点、元件和连线组成的。
电路原理图的网络表是电路板自动布线的灵魂，也是原理图设计软件与印刷电路设计软件之间的接口。
（8）保存与输出这一步是设计者对设计好的原理图进行存盘，输出打印，以供存档。
这个过程实际是一个对设计的图形文件输出的管理过程，是一个设置打印参数的过程。
1.1.2PCB电路设计PCB设计原理原理图设计完成后就可以进行印制电路板(Printed Circuit Board，PCB)设计了。
PCB是电子产品的基石。
任何电子产品都是由形形色色的电子元件组成，而这些电子元件的载体和相互连接所依靠的正是印制电路板。
不断发展的．PCB技术使电子产品设计和装配走向标准化、规模化、自动化，并使得电子产品体积减小，成本降低，可靠性和稳定性提高，装配、维修简单。
可以这样说，没有PCB，就没有现代电子信息产业的高速发展，就没有今天的电子信息技术。
PCB是由印制电路加上基板构成的。
对于PCB的材料，以及PCB的制作工艺，不是本书关心的部分，读者可以通过工艺方面的参考书获得。
下面了解一下PCB相关的概念。
印制：采用某种方法，在一个表面上再现图形和符号的工艺，它包括通常意义的印刷。
印制线路：采用印制法在基板上制成的导电图形，包括印制导线、焊盘等。
印制元件：采用印制法在基板上制成的电路元件符号。
印制电路：采用印制法得到的电路。
印制电路板：完成了印制电路和印制线路加工的板子。
印制电路板组件：安装了元器件或其他部件的印制电路板。
对于PCB的分类，有很多种方法。
按照PCB的层数来分，一般分为单面板、双面板和多层板；按照机械性能区分，一般分为刚性板、柔性板；按基材材料区分，可分为纸基板、玻璃布基板、复合材料基板和特种材料基板等。
一般电子电器、通信雷达和大型通信产品的PCB多是刚性、多层玻璃基材板。
一些手机终端或小型电子设备采用柔性板。
PCB设计方法(有效步骤)PCB的设计是电子产品物理结构设计的一部分，它的主要任务是根据电路的原理和所需元件的封装形式进行物理结构的布局和布线。
具体步骤如下图所示。
图1-3PCB设计流程图（1）建立封装库中没有的封装封装库里保存的只有一些常用元件的封装，设计者在设计PCB时，通常首先遇到的问题就是在封装库中找不到合适的封装，这时只能先利用设计工具(如Protel 99 SE)提供的元件封装编辑器新建该元器件的封装。
总之，在设计相应的PCB图之前，先要保证所用的元件的封装在封装库中是齐全的。
（2）规划电路板在封装库准备好以后，设计PCB的第一步是规划电路板。
规划包括以下内容：设置习惯性的环境参数和文档参数，如选择层面、外形标尺大小等。
（3）载入网络表和元件封装在规划好电路板以后，就要以载入前面所准备的网络表，将元件封装自动放入电路规划的外形范围内。
但这些元件封装是叠放在一起的，设计者必须将它们分开，并放置在适当的位置。
（4）布置元件封装元件封装的布置可采用自动布置和手工布置结合的方法，将元件封装放置在适当的位置。
这里的“适当”包含两个意思：一是使元件放置在让人满意的位置，将元件布置得整齐美观；二是使元件放置在有利于布线的位置。
（5）布线在元件布置完成后，可设置设计规划，开始自动或手工布线了。
在采用自动布线时，如果布线没有完全成功，或者有不满意和出现违规错误的地方，就要进行手工调整。
（6）设计规则检查设计的PCB板图是由许多图件构成的，如元件、铜箔线、过孔等，在旋转多个图件时，需要顾及到它周围的图件，例如元件不能重叠，网络不可短路，电源网络与其他信号线的间距应足够大等。
这些要求称为PCB设计规划。
大多数设计软件都提供一种功能，可以对设计完的PCB自动地进行设计规划检查，并给出详细的违规报告。
设计者可根据违规报告进行修改。
（7）PCB仿真分析PCB仿真分析可使用所用软件自带功能，也可使用其他专用仿真软件。
它能保证在物理制作之前，对PCB的信号处理进行仿真分析，以便进一步完善、修改。
它同设计规划检查的内容是不同的。
它主要分析布局布线对各参数的影响。
（8）存档输出将设计好的印制板图保存为PCB图或其他类型的文档，以便今后使用、加工。
如需要，可利用各种图形输出设备输出，如打印机、绘图仪等。
多层PCB设计的注意事项(布线的原则)在多层PCB布线时应注意以下事项：高频信号线一定要短，不可以有尖角(90直角)，两根线之间的距离不宜平行、过近，否则可能会产生寄生电容。
如果是两面板，一面的线布成横线，一面的线布成竖线。
尽量不要布成斜线。
如果使用自动布线无法完成所有布线，建议设计者首先手工将比较复杂的线布好，将布好的线锁定后，再使用自动布线功能，一般就可以完成全部布线。
一般来说，线宽一般为0.3mm，间隔也为0.3mm，这个长度约为8～10mil。
但是电源线、或者大电流线应该有足够宽度，一般需要60～80mil。
焊盘一般应为64mil。
如果是单面板，必须考虑焊盘，否则一般来说生产单面板的工艺都很差，所以单面板的焊盘尽量做得大一些，线要尽量粗一些。
做好屏蔽。
铜膜线的地线应该在电路板的周边，同时将电路上可以利用的空间全部使用铜箔做地线，增强屏蔽能力，并且防止寄生电容。
多层板因为内层做为电源层和地线层，一般不会有屏蔽的问题。
大面积敷铜应改用网格状，以防止焊接时板子产生气泡和因为热应力作用而弯曲。
焊盘的内孔尺寸如下表所示，必须从元件引线直径、公差尺寸、镀层厚度、孔径公差及孔金属化电镀层厚度等方面考虑，通常情况下以金属引脚直径加上0.2mm作为焊盘的内孔直径。
例如，电阻的金属引脚直径为0.5mm，则焊盘孔直径为0.7mm，而焊盘外径应该为焊盘孔径加1.2mm，最小应该为焊盘孔径加1.0mm。
当焊盘直径为1.5mm时，为了增加焊盘的抗剥离强度，可采用方形焊盘。
对于孔直径小于0.4mm的焊盘，焊盘外径/焊盘孔直径为0.5～3mm。
对于孔直径2mm的焊盘，焊盘外径/焊盘孔直径为1.5～2mm。
焊盘一般应该补成泪滴状，这样线与焊盘的连接强度会大大增强。
表1-1常用的焊盘尺寸地线的共阻抗干扰。
电路图上的地线表示电路中的零电位，并用作电路中其他各点的公共参考点，在实际电路中由于地线(铜膜线)阻抗的存在，必然会带来共阻抗干扰，因此在布线时，不能将具有地线符号的点随便连接在一起，这可能引起有害的耦合而影响电路的正常工作。
PCB设计中的可靠性知识目前电子器材用于各类电子设备和系统仍然以PCB为主要装配方式。
实践证明，即使电路原理图设计正确，PCB设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。
例如，如果PCB两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声。
因此，在设计PCB的时候，应注意采用正确的方法。
（1）地线设计在电子设备中，接地是控制干扰的重要方法。
如能将接地和屏蔽正确结合起来使用，可解决大部分干扰问题。
电子设备中地线结构大致有系统地、机壳地(屏蔽地)、数字地(逻辑地)和模拟地等。
在地线设计中应注意以下几点：1.正确选择单点接地与多点接地在低频电路中，信号的工作频率小于1MHz，它的布线和元件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而应采用一点接地。
当信号工作频率大于10MHz 时，地线阻抗变得很大，此时应尽量降低地线阻抗，应采用就近多点接地。
当工作频率在1～10MHz时，如果采用一点接地，其地线长度不应超过波长的1/20，否则应采用多点接地法。
2.将数字电路与模拟电路分开电路板上既有高速逻辑电路，又有线性电路，应使它们尽量分开，而两者的地线不要相混，分别与电源端地线相连。