硬件设计新手入门宝典

所需积分/C币:16 2018-04-20 14:26:12 1.92MB PDF

1, 常用图例………………………………………………………………………………………………..6 2, 信号连接标识………………………………………………………………………………………10 第二章 常用元件之电阻电容和电感………………………………………………………13 1, 电阻及应用………………………………………………………………………………………….13 2, 电容及使用………………………………………………………………………………………….18 3, 电感及使用………………………………………………………………………………………….26 第三章 二极管三极管和MOS管………………………………………
前言 大家都知道,硬件设计行业除了一些教授电路基本原理的 书籍之外,没有专门的讲解专业硬件及系统产品开发技术及流 程的书籍。对于从事相关行业的朋友,提高更多是通过前人的 传授和个人产品研发经验的累积。为给从事硬件设计行业的朋 友提供快捷髙效的提升个人能力的渠道,微信公众号‘超硬工 程师’全面系统地汇总硬件及系统设计知识和经验,并免费分 享,从而帮助更多的从业者快速掌握获取相关知识和经验,在 硬件设计职业生涯之路上达到全新的高度。 超硬工程师’微信号平台建立后,不少网友留言对未来 觉得迷茫-学生朋友说学校里学不到实用知识,快毕业了还感 觉什么都不会;参加工作的年轻朋友觉得在单位一直打下手, 又没人指点,不知怎么入门。大家都非常期望能够冇人带一带 超硬工程师觉得应当尽绵薄之力,帮助大家学有所成,尽快建 立一些基本的设计能力。因此通过连载的形式,发布一系列文 章,详细剖解硬件设计基础知识和设计过程。 之前发布过精读 datasheet系列文章,相信大家看了之后, 应该知道如何去阅读元器件的技术文档了。做硬件设计就是把 不同元器件连接在一起,结合一些软件以实现产品设计所要达 到的功能。所以硬件设计另外一个重要的能力就是去读懂硬件 设计电路原理图为将来设计硬件电路打下基础。这个系列的文 章就以一份基于X86平台的嵌入式设计为基础,来详细解析 下硬件电路原理图设计,常用电路及基本功能原理。大家跟 着这个系列走下去,相信会很快提高你阅读理解硬件电路的能 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 力。所有技术分析文章和资料都定期发布在微信号:超硬工程 师,欢迎大家在微信上搜索,或扫下面二维码关注微信号:超 硬工程师。 亚回 工4 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 第一章电路设计常用图例和标识 系列连载文章发布以来,“超硬工程师”公众号平台 以及论坛上都收到很多朋友的好评和鼓劢,在此表示感谢。也 有些朋友特别是新人或学生朋友反映说解析的电路图看不明白。 所以在这个汇总篇里首先来谈谈这方面的问题,搞明白了才能 看懂后面的电路分析内容。这些内容很基础,比较熟悉的朋友 可以略过。 对于初学者而言,个人觉得最重要的是先要能看懂一份 完整的电路图,了解信号的连接及大致的功能和工作原理,然 后就可以动手做一些实践性的实验。硬件设计是一个实践动手 能力要求很高的工作,平时的设计和调试分析经验的累积对于 人能力的成长很重要。新人应该在这方面多下功夫,以迅速 提高自己的工作能力。至于连接芯片之间的总线协议和具体协 议工作原理也是要学习的,可以等到把电路图弄明白后再花时 间慢慢消化。总线协议的学习和理解需要较长的时间和过程。 其实后面分享解析的电路图应该是比较直接明了的,大 都是一些总线的信号的连接。初学者不用花过多时间纠结总线 的具体原理和协议,只要搞懂该总线的作用,连接那些芯片, 以及一些关键的设计注意事项(一般在芯片的设计规范中都会 讲到)。如果说这些电路看不懂的话,可能更多是由于不知道 电路图一些常用图标和标识的意义。这里我们首先就这些电路 设计中常用的图例和标识就来作些解释。为方便讲解,用后面 电路分析内容部分分享的一个电路作为例子,如下图所示。 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 114心 2民:了 DOR_AMAI MAt A 03-D295 53 2只2N 器AB iADE 气 器人B 器人 VCC I8 H15 HEEF M1|8 tHIa 4. tHer ,常用图例 电路图中经常用到一些图例表示相应的元器件,相信大家 应该很熟悉。比如下图就是常见的电阻的图例: 口 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 VCC 1V8 R201 499OHM1% R0402 R201是电阻的编号。一份复杂的电路图中会用到很多的 电阻电容等元件,设计电路图的软件在最后编译的时候 会给元器件编号,这样在调试的时候就可以很容易找到 相关元件。 499ohm是电阻的阻值。1%是电阻的精度,表示该电阻 的阻值控制在49.9*(1+/-1%)范围内,也就是 49.401~50.399σhm之间。1%精度的电阻一般用在精确控 制的场合,比如通过电阻分压产生精确参考电压的情况 般用1%精度的。非精确控制的场合一般用低精度比如 5%精度的电阻。1%精度的电阻成本上要远高于5%精度 的电阻。 R0402表示电阻的封装尺寸型号。在高速电路板设计中 常用的是贴片焊接的电阻。电阻的封装型号表示不同尺 寸大小,其对应关系如下图所示。常用的封装型号有 0402,0603,0805等等 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 8 Thin Film Precision Chip Resistor (AR Series Extremely low TCR dow to #5PPMrC -Waa reslstanCe range lonm-3Mega chm ■Appi -Medica Equipment -Testing /Measurement Equipment Printor Equipmont -Communicaton Leve sell Phone. GHs. HUA Construction 75y a Substrat o Edge Electrode(NiCr) rEsistor Layer(NiCr C Overcoat(Epoxy) ctrode (Ag-Pd)G Extemal Electode ( n) o fMarking Dimensions n比mm 0.58+5 0.28005 015005 AKUR 1. 0U+0.05 U 50-UU5 U.3LHC U5 020+U. aL UZHU1U U54 AR03 55±0.10 80=010 .30:020 032±0.20 ARt 2nn+15 125-15 n五En1 a3n+020 .05±15 0.5E 042±0.20 035±025 40015 05010 R13 a=1时公司 电容的图例如下图。相关参数的意义大致与电阻类似 C202 0.1uF/16V C0201 C202表示电容的编号。 01uf表示电容容值。16V表示电容所能承受的最高电压 考虑元器件的长期可靠性,一般选择电容的实际工作电 压小于其最高耐压的75%。图中的电容,其实际工作电 压应小于16*75%12V C0201表示其封装尺寸。与电阻类似,常用封装尺寸有 0402,0603等等。 口 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 芯片的图例就是图中间的长方块,往两边伸出很多引脚。 该图列是N450CPU芯片的一部分。这样的图例通常由建元器 件库的CAD程师建立,硬件设计Ⅰ程师可从元件库中调用 这些元件图例来完成相关电路设计。 U201A表示该芯片的编号。一个设计中也会有多个不同 的芯片,同样设计工具在编译的时候也会给不同的芯片 编号,编号通常以U开头。A表示这个图例只是该芯片 的一部分。有些功能简单的芯片,只用一个图例就可以 包含所有引脚,其编号就是∪XXx。比较复杂的芯片,需 要有多个图例才能列出所有引脚,这些同一芯片的不同 图例就用AB/C…来区分。这里的图例是U201A,实际 电路图中下一页就是U201B,后面还有U201C,U201D, U201E。这5个图例组合在一起,就是一个完整的N450 CPU芯片的图例,包含该芯片的所有引脚。 般芯片图例两边列出其引脚,如下图。图外的字母及 数字比如AH19/AC4等表示引脚的编号;图内的字母表 示相关引脚的功能,比如AH19对应的功能表述是 DDRA_MAO,也就说明这个引脚是该CPU内部DDR内 存总线A通道的0号地址线(MA表示 memory address)。右边AC4对应的功能表述是 DDRA DQO, 也就说明这个引脚是该CPU内部DDR内存总线A通道 的0号数据线。现在弄不明白这些引脚描述所表示的含 义没关系,随着学习的深入,会逐步了解的。只要知道 芯片外面的内容是引脚编号,内部的是相关引脚功能描 述就可以了。 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回 10 U201A N450 961BGAN450 AH19 AC4 AJ18 DDR_A-MAO DDR A DQ0 AK18 DDR A MA1 DoR A DQ1 AK16 DDR A MA2 DDR A DQ2 AJ141DDR_A_MA3 DDR A DQ3A AG2 nA且A 2,信号连接标识 个复杂的电路图,往往有很多页电路图。很多的信号 要跨页连接,也就是要与不同页(有时候是与好几页)的信号 /引脚向连接。这在电路图上如何表示呢? 有些信号是以总线的形式连接的,如下图。 7 DDR_ MA[14:0(C U201A N450 DDR A MAO AK8 DDR_A_MA1 K16 DDR R A MA2 DDR A MA3 AH141 DDR-A-MAA DDR MA6 12 DDR_A_MA6 8 AH13 DDR-A MA7 DDR MA9 DDR A MA8 DDR MAIC DDR A MA9 2 MAl1 DDR A MA10 DDR A MA11 DDR A MA DDR MA14 AJ10 DDR-AMA13 这是一组DDR内存总线的地址信号线。右边的部分,前 面讲过是CPU芯片的图例及引脚。中间的一根根红色的 引线把不同引脚连接出来,其上的字母表示该引线的 net名字。比如 DDR MAO表示连接AH19引脚的引线名 字叫 DDR MA0。电路图最后编译时候,会产生网表,网 表中就是用这个net名字来表示芯片引脚之间的连接线 这一组地址线共有15根,编号从0到14。像这样的名 字相同( DDR MA),编号依次递增的一组信号可汇总 口 学硬件设计,关汴徼信号:超硬工程师回

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txrshmily 讲的很浅,很通俗
2018-06-08
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chan10086

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