第5讲硬件电路的原理图与PCB版图设计

电子线路CAD课程设计题目：电路原理图与PCB图绘制专业：电子信息工程班级： D-1142姓名：葛鹤学号： 28指导教师：李学斌许艳惠时间：目录第一章课程设计绪论 (1) (1) (1) (1)第二章原理图的绘制 (2) (2) (2) (3)（CAE Decal） (3)在CAE 封装向导(CAE Decal Wizard)中建立CAE 封装(CAE Decals) (5) (6) (8) (10)第三章PCB板的绘制 (11) (11)3．2 印制电路设计 (12)第四章PADS印制电路设计的注意事项 (14)第五章总结 (15)参考文献 (16)附录I (17)第一章课程设计绪论电子设备要求高性能化、高速化和轻薄短小化，而作为多学科行业，PCB是高端电子设备最关键技术。

PCB产品中无论刚性、挠性、刚-挠结合多层板，以及用于IC封装基板的模组基板，为高端电子设备做出巨大贡献。

PCB行业在电子互连技术中占有重要地位。

PCB 是电子工业重要的电子部件之一，几乎每种电子设备，小到电子手表，计算器，大到计算机，通讯电子设备，军用的武器系统，只要有集成电路等电子元器件，为了它们之间电气互连，都要使用印制板。

在较大型的电子产品研制过程中，最基本的成功因素是该产品的印制板的设计、文件编制的制造。

PCB的功能为提供完成第一层级构装的组件与其它必须的电子电路零件接合的基地，以组成一个具特定功能的模块或成品。

所以PCB在整个电子产品中，扮演了整合连结总其成所有功能的角色，也因此时常电子产品功能故障时，最先被质疑往往就是PCB。

PCB制造行业作为电子信息行业的上游行业，近两年受消费类电子尤其是手机、PC等的拉动，国际和国内的PCB行业都进入了景气上升阶段，未来随着智能手机的应用和数字电视销量的迅猛增长，PCB行业的景气度将进一步高涨。

1、独立思考自主完成2、运用PADS绘制的电路原理图3、运用PADS制作成PCB印刷电路板版图4、符合工业标准1、熟练掌握使用PADS软件进行电子线路原理图PCB2、理解各电路图工作原理图按具体技术要求制作成PCB版图3、进一步掌握PCB板上安装分立组件电路的要求和技巧，在开展手上绘制PCB板的工作第二章原理图的绘制图2-1原理图绘制的一般流程1、打开PADS界面如图2-2图2-2 PADS原理界面2、创建一个工程：File/New 如图2-3图2-33、添加元器件：在原理图编辑工具栏中单击按钮如图2-4所示。

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)。

PCB流程与图解1. 什么是PCBPCB〔Printed Circuit Board〕即印刷电路板，是电子设备中连接和支撑电子元件的根底载体。

它由绝缘性的基板和覆盖在基板上的导电线路组成。

PCB广泛应用于电子设备、通信、工控、医疗和军事等领域。

2. PCB设计流程2.1. 初步需求分析在进行PCB设计前，首先需要对需求进行初步分析。

了解所需电路的功能、性能、外形尺寸等特点，确定设计的目标。

根据需求分析的结果，开始进行电路图的设计。

使用专业的PCB设计软件，如Altium Designer、Cadence Allegro等，根据电路图进行元器件的布局和连线。

2.3. PCB布局设计在电路图设计完成后，需要对PCB进行布局设计。

布局设计主要包括确定PCB板的外形尺寸、确定电路板上各个元器件的位置、确定连线的走线规那么等。

2.4. 元件库建立建立一个适宜的元件库对PCB设计非常重要。

可以通过导入元件库、创立原理图符号等方式来建立元件库。

元件库包含了各种电子元器件的封装尺寸、引脚定义等信息，便于后续进行PCB布局和连线。

在PCB布局设计完成后，需要进行连线设计。

连线设计是将电路图中的连线规那么应用到实际PCB板上。

通过使用PCB设计软件提供的自动布线、手动布线等功能，对各个元器件进行连线。

2.6. 电气规那么检查在连线设计完成后，需要进行电气规那么检查。

电气规那么检查可以确保PCB设计符合电气标准，防止短路、虚焊等问题。

2.7. PCB生成PCB生成是将设计好的PCB文件导出成生产所需的Gerber文件格式。

Gerber文件包含了PCB板的所有制造信息，如元器件布局、连线、焊盘等。

可以通过PCB设计软件进行生成，然后提交给PCB制造商进行生产。

以下列图为一个简单的PCB设计图解，展示了PCB上的元器件布局和连线。

PCB设计图解PCB设计图解从图中可以看出，PCB上的元器件按照一定的规那么进行布局，连接线路清晰可见。

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。