2021-4-9 | 电子设计论文
作者：杭海梅 单位：苏州工业职业技术学院
电路设计
当有了产品的排布规划后，电子工程师开始设计电路。一般可以把电路分为两个主要的组成部分：基本电路和重要电路。基本电路包含一些被动组件和主动组件。被动组件包括电阻、电容、电感、二极管等；主动组件包含专用集成电路（ASIC）,中央处理器（CPU）,控制器（Controller）,内存（Memory）,传感器（Sensor）,驱动器（driver）,逻辑芯片（LogicIC）,电源芯片（PowerIC）等。重要电路包含前端（AFE）、中央处理器专用集成电路（CPUASIC）、固件内存（FirmwareMemory）、接口（Interface）等。然后将需要要完成的电路分割成多个单元，并画出一个能表示各个单元功能的原理框图。在设计过程中，要考虑到可靠、经济等因素，对每一单元电路进行可行性分析和优缺点分析。
在设计电路的过程中需要注意以下几点：
（1）详细拟定单元电路的性能指标以及与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体制作时，可以模拟成熟的先进电路，也可以进行创新，但都必须保证性能要求。单元电路本身不仅要制作合理，各个单元之间也要互相配合，要注意各个部分的输入信号、输出信号以及控制信号之间的关系。
（2）组件的工作电流、电压、频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求。
（3）元器件的极限参数必须留有充裕量，一般应大于额定值的1.5倍。
绘制电路图
当我们的电路设计完成后，机构结构部分的设计也已经初步完成了，这样接下来我们就要开始绘制电路图了。绘制电路图前需要一个布线控制图（controldrawing）。件，哪个地方可以放多高的组件等讯息。有了布线控制图（Controldrawing）,再加上我们前面完成的系统框图、各部分电路设计、器件选择完成的基础上，就可以进行电路图的绘制。电路绘制有很多的注意事项，重点需要注意以下几点：
（1）布局合理、排列均匀。每一单位电路的组件尽量集中布置在一起。
（2）注意信号的流向。一般从输入端或信号源开始，按照信号的流向依次排向各单元电路，而反馈通路的信号则与此相反。
（3）PCB板上的信号走线尽量不换层，数字器件和仿真器件要分开，尽量远离。
（4）贴片（SMT）或双列直插（DIP）有极性元件的正极需统一方向，标识清楚。PCB的每条路线（TRACE）都要有一个作为测试用的测试点（TESTPAD）。
（5）跟EMI工程师讨论确定主要零件的摆放、power的规划、高速讯号走线、模拟讯号的走线。这是因为即使在整个PCB板中的布线完成得都很好，但由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，有时甚至影响到产品的成功率，好的布局可增加生产速度，降低不良率，降低产品成本，提升产品竞争力。
硬体（H/W）和韧体（F/W）的配合
设计完成了还不够，要让各功能实现还需要韧体（F/W）的配合，H/W工程师必须了解如何控制自己所设计的机台,而控制的方式就要提供输入输出映射（IOMapping）给F/W工程师,让F/W工程师知道怎么控制，IOMapping是指在专用集成电路（ASIC）上有可控制的IO端，且这些IO端口是由硬体工程师自己去定义要控制哪些部分。
总结
电路设计是一个系统工程，不但需要全面的电子元器件和电路知识积累，还要具备电路设计的基本流程和技巧，此外还需要机构工程师、硬体工程师、韧体工程师的配合协调才能达成目标。