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    PCB Schematic Design

    返回 發布時間:2018-11-15   瀏覽次數:1286

    1.2 基本原則

    1.2.1 確定需求:詳細理解設計需求,從需求中整理出電路功能模塊和性能指標要求等


     

    1.2.2 確定核心CPU:根據功能和性能需求制定總體設計方案,對CPU進行選型,CPU選型有以下幾點要求:

    • 性價比高
    • 容易開發:硬件調試工具種類多,參考設計多,軟件資源豐富,成功案例多
    • 可擴展性

     

    1.2.3 參考成功案例:  

      針對已經選定的CPU芯片,選擇一個與我們需求比較接近的成功參考設計,一般CPU生產商或他們的合作方都會對每款CPU芯片做若干開發板進行驗證,廠家公開給用戶的參考設計圖雖說不是產品級的東西,也應該是經過嚴格驗證的,否則也會影響到他們的芯片推廣應用,縱然參考他們設計的外圍電路有可推敲的地方,CPU本身的管腳連接使用方法也絕對是值得我們信賴的,當然如果萬一出現多個參考設計某些管腳連接方式不同,可以細讀CPU芯片手冊和勘誤表,或者找廠商確認。

      另外在設計之前,最好我們能外借或者購買一塊選定的參考板進行軟件驗證,如果沒問題那么硬件參考設計也是可以信賴的,但要注意一點,現在很多CPU都有若干種啟動模式,我們要選一種最適合的啟動模式,或者做成兼容設計 

    1.2.4 對外圍器件選型:

      根據需求對外設功能模塊進行元器件選型,元器件選型應該遵守以下原則:

    • 普遍性原則:所選的元器件要被廣泛使用驗證過的盡量少使用冷偏芯片,減少風險;
    • 高性價比原則:在功能、性能、使用率都相近的情況下,盡量選擇價格比較好的元器件,減少成本;
    • 采購方便原則:盡量選擇容易買到,供貨周期短的元器件;
    • 持續發展原則:盡量選擇在可預見的時間內不會停產的元器件;
    • 可替代原則:盡量選擇pin to pin兼容種類比較多的元器件;
    • 向上兼容原則:盡量選擇以前老產品用過的元器件;
    • 資源節約原則:盡量用上元器件的全部功能和管腳。

     

    1.2.5 設計外圍電路

      對選定的CPU參考設計原理圖外圍電路進行修改,修改時對于每個功能模塊都要找至少3個相同外圍芯片的成功參考設計,如果找到的參考設計連接方法都是完全一樣的,那么基本可以放心參照設計,但即使只有一個參考設計與其他的不一樣,也不能簡單地少數服從多數,而是要細讀芯片數據手冊,深入理解那些管腳含義,多方討論,聯系芯片廠技術支持,最終確定科學、正確的連接方式,如果仍有疑義,可以做兼容設計。這是整個原理圖設計過程中最關鍵的部分,我們必須做到以下幾點:

    • 對于每個功能模塊要盡量找到更多的成功參考設計,越難的應該越多,成功參考設計是“前人”的經驗和財富,我們理當借鑒吸收,站在“前人”的肩膀上,也就提高了自己的起點;
    • 要多向權威請教、學習,但不能迷信權威,因為人人都有認知誤差,很難保證對哪怕是最了解的事物總能做出最科學的理解和判斷,開發人員一定要在廣泛調查、學習和討論的基礎上做出最科學正確的決定;
    • 如果是參考已有的老產品設計,設計中要留意老產品有哪些遺留問題,這些遺留問題與硬件哪些功能模塊相關,在設計這些相關模塊時要更加注意推敲,不能機械照抄原來設計。


      1.2.6 設計時遵循的基本原則

      硬件原理圖設計還應該遵守一些基本原則,這些基本原則要貫徹到整個設計過程,雖然成功的參考設計中也體現了這些原則,但因為我們可能是“拼”出來的原理圖,所以我們還是要隨時根據這些原則來設計審查我們的原理圖,這些原則包括:

    • 數字電源和模擬電源分割;
    • 數字地和模擬地分割,單點接地,數字地可以直接接機殼地(大地),機殼必須接大地;
    • 各功能塊布局要合理, 整份原理圖需布局均衡. 避免有些地方很擠,而有些地方又很松, 同PCB 設計同等道理;
    • 可調元件(如電位器), 切換開關等對應的功能需標識清楚;
    • 重要的控制或信號線需標明流向及用文字標明功能;
    • 元件參數/數值務求準確標識. 特別留意功率電阻一定需標明功率值, 高耐壓的濾波電容需標明耐壓值;
    • 保證系統各模塊資源不能沖突,例如:同一I2C總線上的設備地址不能相同,等等;
    • 閱讀系統中所有芯片的手冊(一般是設計參考手冊),看它們的未用輸入管腳是否需要做外部處理,如果需要一定要做相應處理,否則可能引起芯片內部振蕩,導致芯片不能正常工作;
    • 在不增加硬件設計難度的情況下盡量保證軟件開發方便,或者以小的硬件設計難度來換取更多方便、可靠、高效的軟件設計,這點需要硬件設計人員懂得底層軟件開發調試,要求較高;
    • 功耗問題;
    • 產品散熱問題,可以在功耗和發熱較大的芯片增加散熱片或風扇,產品機箱也要考慮這個問題,不能把機箱做成保溫盒,電路板對“溫室”是感冒的;還要考慮產品的安放位置,最好是放在空間比較大,空氣流動暢通的位置,有利于熱量散發出去。

     

    1.2.7 原理圖審核

      硬件原理圖設計完成之后,設計人員應該按照以上步驟和要求首先進行自審,自審后要達到有95%以上把握和信心,然后再提交他人審核,其他審核人員同樣按照以上要求對原理圖進行嚴格審查,如發現問題要及時進行討論分析,分析解決過程同樣遵循以上原則、步驟。

     

    1.2.8 設計基本要求

      只要開發和審核人員都能夠嚴格按以上要求進行電路設計和審查,我們就有理由相信,所有硬件開發人員設計出的電路板一版成功率都會很高的,所以提出以下幾點:

    • 設計人員自身應該保證原理圖的正確性和可靠性,要做到設計即是審核,嚴格自審,不要把希望寄托在審核人員身上,設計出現的任何問題應由設計人員自己承擔,其他審核人員不負連帶責任;
    • 其他審核人員雖然不承擔連帶責任,也應該按照以上要求進行嚴格審查,一旦設計出現問題,同樣反映了審核人員的水平、作風和態度;
    • 普通原理圖設計,包括老產品升級修改,原則上要求原理圖一版成功,最多兩版封板,超過兩版將進行績效處罰;
    • 對于功能復雜,疑點較多的全新設計,原則上要求原理圖兩版內成功,最多三版封板,超過三版要進行績效處罰;
    • 原理圖封板標準為:電路板沒有任何原理性飛線和其他處理點;
    • 每張原理圖都需有公司的標準圖框,并標明對應圖紙的功能,文件名,制圖人名/確認人名, 日期, 版本號;
    • 對于重點設計的相關模擬電路產品,沒有主用芯片、外圍芯片以及芯片與芯片之間的連接方面的問題。所以,元器件的選項尤為重要,對于硬件設計的一些基本原則一定要注意
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