硬件电路设计基础
经验分享：硬件电路怎么设计
经验分享：硬件电路怎么设计1)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)。
2)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。
3)没有找到参考设计?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。
4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb ，物料清单(BOM)表。
原理图设计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)。
完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。
5)用什么工具?Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。
6)to be continued......其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept & allegro 是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。
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。
硬件电路原理与的设计
PADS的PADS Logic（Power Logic）、
Altium的Protel-Schematic、Ivex的WinDraft、
Microsoft-Visio的Visio、超伦的EDA2019等。
Protel
1. Protel概述： Peotel电路设计工具，集电路原理
图设计、电路模拟仿真、PCB版图设计、光绘文 件分解输出、PLD逻辑设计与模拟分析等于一体， 是一个综合性的开发环境软件工具。
④ 双面SMT+THT混装（双面回流焊接+波峰焊 接）
① 工艺过程：锡膏涂布→元器件贴装→回流焊接→ 翻版→印胶→元器件贴装→胶固化→翻版→插件 →波峰焊装
EDA电路设计及其常用软件工具
1. EDA电路设计自动化概述
2. EDA电路设计软件工具简介
3.
常用的EDA电路原理图的设计软件工
具有：Cadence-OrCAD的Capure、Mentor-
7. 标注加工要求，输出光绘文档（Gerber File）
8. PCB板设计完成，交给加工厂，得到PCB 电路板
PCB设计原则与抗干扰措施
1. PCB设计的一般原则
1. 布局 2. 布线 3. 焊盘
2. PCB及电路抗干扰措施
1. 电源线设计 2. 地线设计 3. 退耦电容配置 4. 阻挡的使用
4. 进行自动全局标注，手工修改局部标注
5. 设置并运行电气规则检查（ERC），错误 纠正
6. 生成指定格式的器件清单和网络表 （Netlist）
电路原理图的设计注意事项
1. 注意绘制电路原理图的可读性 2. 规范化使用元器件引脚之间的电气连接线 3. 有意识的在电路原理图中加入一些测试点 4. 反复进行ERC操作，彻底消除错误与警告
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。
硬件设计常用知识点有哪些
硬件设计常用知识点有哪些硬件设计是指基于硬件平台的电子产品设计，涉及到多个学科领域。
在进行硬件设计时，掌握一些常用的知识点是非常重要的。
本文将介绍一些硬件设计中常用的知识点，帮助读者对硬件设计有更深入的了解。
一、电路理论与分析1.电路基础知识：掌握电流、电压、电阻等基本概念，了解欧姆定律、基尔霍夫定律等基本规律。
2.模拟电路设计：学习模拟信号的放大、滤波等基本原理与技术，理解放大器、运放、滤波器等模块的设计方法。
3.数字电路设计：了解数字信号的运算、编码、解码等基本原理，熟悉逻辑门电路的设计与布局。
二、电子元器件与器件选择1.常见电子元器件：了解常用的电阻、电容、电感、二极管、三极管等基本元器件的特性与使用方法。
2.模拟电路器件选择：根据设计需求选择合适的运放、放大器、滤波器等器件。
3.数字电路器件选择：选用适合的逻辑门、触发器、计数器等器件实现数字电路功能。
三、信号处理与调节1.模拟信号处理：了解采样、滤波、放大、调幅、调频等模拟信号处理技术，掌握模拟信号调节电路的设计与优化方法。
2.数字信号处理：掌握数字信号的滤波、放大、编码、解码等技术，了解数字信号处理器（DSP）的原理与应用。
四、接口与通信技术1.串行接口：熟悉UART、SPI、I2C等串行通信协议，能够设计并实现串行接口电路。
2.并行接口：了解并行接口原理与设计方法，掌握总线接口设计技术。
3.通信协议：学习TCP/IP、CAN、RS485等通信协议，了解网络通信与工业总线技术。
五、射频与无线通信1.射频系统设计：了解射频电路基本原理，掌握射频功率放大、滤波、调制等技术，了解天线的设计与优化。
2.无线通信技术：学习蓝牙、Wi-Fi、LoRa等无线通信技术，了解无线通信模块的选用与设计。
六、电源与供电电路1.稳压技术：熟悉线性稳压与开关稳压的原理与设计方法，掌握电源管理芯片的选型与使用。
2.供电电路设计：了解电源管理、电池管理、充电保护等供电电路的设计与优化。
硬件开发中的电路设计和测试技术
硬件开发中的电路设计和测试技术电路设计和测试技术是硬件开发过程中最基础、最重要的环节之一。
在硬件产品的设计和开发中，电路设计和测试技术的优劣直接关系到整个产品的性能和可靠性。
因此，本文将为大家介绍电路设计和测试技术的基础知识、流程、工具和注意事项等方面内容，以期为广大电子工程师提供一些有用的参考和指导。
一、电路设计流程电路设计流程是指在硬件产品开发过程中，电路设计师从需求分析到电路设计、电路验证和布局设计等全过程的规划和安排。
具体来说，电路设计流程一般包括以下几个阶段：1、需求分析需求分析是电路设计流程中最基础、最重要的环节之一。
这个环节主要利用市场调研、用户需求分析等方法确定电路设计的目标和功能需求。
同时，需要考虑到实现这些需求的成本、质量、时间和技术可行性等因素。
2、电路原理设计在确定了电路功能需求后，电路设计师需要对这些需求进行原理设计。
具体来说，需要制定电路结构、方案和流程，确定元器件的性能参数和规格，制定电路板布局和优化方案，制定电路模拟和数字仿真方案等。
电路原理设计是整个电路设计流程中最为关键的阶段。
好的原理设计可以保证电路功能的实现和性能的优化，而不良的原理设计则容易导致电路性能不佳、布线混乱、成本增加等不良后果。
3、电路仿真与优化电路仿真可以帮助电路设计师预先预测电路性能和优化方案，降低制造成本和调试时间。
常用的电路仿真软件有PSPICE、SIMULINK、Matlab等。
尤其是在复杂电路设计中，电路仿真显得尤为重要。
在电路仿真与优化过程中，电路设计师可以根据仿真结果进行电路参数调整、性能优化、可靠性分析以及防雷击设计等方面的优化。
4、电路验证电路验证是电路设计流程中的最后一步，也是确保电路正确性和可靠性的一步。
常用的电路验证方法包括物理验证和电路仿真验证。
电路设计师需要利用硬件测量、逻辑分析器、示波器等工具全面检查电路的实际性能和可靠性，确保实际电路与仿真电路的一致性。
二、电路设计中常用的工具和技术1、电路设计软件电路设计软件是电路设计中不可或缺的工具。
硬件设计基础实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在使学生掌握硬件设计的基本原理和方法，了解电路设计的基本流程，提高学生的动手实践能力和创新意识。
通过本次实验，学生应能够：1. 熟悉常用电子元器件及其特性；2. 掌握电路原理图的设计与绘制；3. 学会电路板的设计与制作；4. 理解电路调试的基本方法。
二、实验原理电路设计是电子技术领域的基础，它涉及到电子元器件的选择、电路原理图的绘制、电路板的制作以及电路的调试。
本次实验主要围绕以下原理展开：1. 电子元器件原理：电子元器件是电路设计的基础，包括电阻、电容、电感、二极管、晶体管等。
了解这些元器件的工作原理和特性，有助于设计出满足要求的电路。
2. 电路原理图设计：电路原理图是电路设计的核心，它将电路中的各个元器件和连接关系以图形化的方式呈现出来。
学会绘制电路原理图是进行电路设计的基础。
3. 电路板设计：电路板是电路的物理载体，其设计包括元器件布局、布线以及PCB（印刷电路板）的制作。
电路板设计需要遵循一定的原则，以确保电路的可靠性和稳定性。
4. 电路调试：电路调试是电路设计过程中的重要环节，通过调试可以发现电路中的问题并加以解决。
电路调试需要使用各种测试仪器和调试方法。
三、实验内容本次实验主要包括以下内容：1. 元器件识别与测试：识别常用电子元器件，测试其基本参数和特性。
2. 电路原理图设计：根据实验要求，设计一个简单的电路原理图。
3. 电路板设计：根据电路原理图，设计电路板，包括元器件布局、布线等。
4. 电路板制作：制作电路板，包括PCB的制作和元器件的焊接。
5. 电路调试：调试电路，验证电路的功能是否满足设计要求。
四、实验步骤1. 元器件识别与测试：- 识别常用电子元器件，如电阻、电容、电感、二极管、晶体管等；- 测试元器件的基本参数和特性，如电阻的阻值、电容的容量、二极管的正向导通电压等。
2. 电路原理图设计：- 根据实验要求，设计一个简单的电路原理图；- 在电路原理图中标注元器件的型号、参数等信息。
单片机硬件电路设计(一)2024
单片机硬件电路设计（一）引言概述：单片机硬件电路设计在嵌入式系统中起到至关重要的作用。
本文将从五个大点来详细阐述单片机硬件电路设计的相关内容，包括时钟电路设计、电源电路设计、IO口设计、通信接口设计和复位电路设计。
正文：一、时钟电路设计：1. 确定单片机所需的时钟频率2. 选择适当的晶体振荡器并连接到单片机3. 添加适当的外部电容以稳定时钟信号4. 考虑时钟精度和干扰对系统性能的影响5. 调整时钟电路以满足具体应用需求二、电源电路设计：1. 选择适当的电源电压及电流供应方案2. 考虑电源的稳定性和抗干扰能力3. 添加滤波电容和电感以降低电源噪音4. 设计适当的电源电路保护措施5. 调整电源电路以满足功耗和能效要求三、IO口设计：1. 确定所需的IO口数量及类型2. 分配IO口的输入输出功能3. 添加适当的电阻以避免信号干扰4. 考虑IO口的阻抗匹配和电平转换问题5. 调整IO口设计以满足具体外设的连接要求四、通信接口设计：1. 选择适当的通信接口类型（例如UART、SPI、I2C等）2. 设计接口电路以满足通信速率和数据传输要求3. 添加适当的电平转换和电流放大电路4. 考虑通信协议和数据格式的要求5. 调整通信接口设计以满足实际应用需求五、复位电路设计：1. 设计适当的复位电路以确保系统启动时的稳定性2. 添加上电复位电路以保证单片机正确复位3. 考虑复位电路的响应时间和抗干扰能力4. 添加外部复位按钮以人工触发系统复位5. 调整复位电路设计以满足系统的可靠性和可维护性要求总结：单片机硬件电路设计是嵌入式系统开发中非常关键的一环。
本文从时钟电路设计、电源电路设计、IO口设计、通信接口设计和复位电路设计五个大点进行了详细阐述。
合理的硬件电路设计可以提高单片机系统的可靠性、灵活性和适应性，并为后续的软件开发和系统测试提供良好的基础。
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❖ 半导体二极管按其用途可分为：普通二极管和特 殊二极管。普通二极管包括整流二极管、检波二 极管、稳压二极管、开关二极管、快速二极管等 ；特殊二极管包括变容二极管、发光二极管、隧 道二极管、触发二极管等。
0.1 0.01
精度位
±1% ±2%
±0.5% ±0.25% ±0.10% ±0.05%
±5% ±10%
470k欧姆 ±1%
五色环电阻
❖ 贴片电阻阻值读法：贴 片电阻的阻值表示与贴
片电容容值表示都是数 字与“R”组合表示的。 譬如：3ohm用3R0表示，
10ohm用100表示，
100ohm用101表示，也就 是说“R”表示点“.”的 意思，而101后面个位数 的“1”表示的是带有1个 0，例如102表示10000。
❖ 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
1.2 可变电阻的识别与选择
❖ 可变电阻的最大阻 值一般标识在器件 表面。读法与贴片 电阻类似。
❖ 可变电阻的选择要 根据所需电阻范围 ，选择尽可能接近 范围阻值的可变电 阻。
2. 电容元件
❖ 电容元件也是电路的重要组成单元，特别在震荡 电路，电源电路中，电容元件的应用极为广泛。
❖ 类似电阻元件，电容元件也分为固定值电容、可 变电容及微调电容。
❖ 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。
❖ 电感也可分为固定值电感和可调电感。
3.1 固定值电感
❖ 电感的封装形式有多种。对于线性电感，一般常 用类似电阻的封装形式，但是与电阻在外观上略 有区别。相对于电阻来说，电感短而粗。其标识 方法也常用色环法。
❖ 电感封装一般包括贴片与插件 。
❖ 1.功率电感封装以骨架的尺 寸做封装表示， 贴片用椭柱 型表示方法如5.8（5.2）×4 就表示长径为5.8mm短径为 5.2mm高为4mm的电感。 插件用圆柱型表示方法如 φ6×8就表示直径为6mm高 为8mm的电感。 只是它们的 骨架一般要通用，要不就要定 造。
❖ 2.普通线性电感、色环电感 与电阻电容的封装都有一样的 表示， 贴片用尺寸表示如 0603、0805、0402、 1206等。 插件用功率表示如 1/8W、1/4W、1/2W、 1W等。
3.2 可调电容
❖ 可调电感多用于谐振 电路中用于调整谐振 电路振荡频率。常用 于无线电台，收音机 ，电视机等设备。
管，三极管，场效应管等等。。
1.电阻元件
❖ 电阻是电路中重要的组成单元。 ❖ 目前市面上常见的电阻分为：固定阻值电阻和可
变电阻。
1.1 固定阻值电阻的识别与选择
❖ 当前市面上常见的固定阻值分为直插式和贴片式 两种形式的电阻。
❖ 由于电阻的体积有限，为了能够在有限的空间内 标识出电阻的阻值，多采用色环法表示电阻的阻 值。
22欧姆 ±5%
四色环电阻
颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰 白 金 银
第一位(环) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第二位(环) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
第三位(环) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
指数位 1 10 100
1000 10000 100000 1000000 10000000 100000000 1000000000
❖ 常见二极管封装形式有以下几种：玻璃封装,金属 封装和塑料封装。
4.1 发光二极管（LED）
❖ 发光二极管是半导体二 极管的一种，可以把电 能转化成光能；常简写 为LED。发光二极管 与普通二极管一样是由 一个PN结组成，也具 有单向导电性。常用于 电路中状态指示或者大 型显示屏。
4.2 肖特基二极管
❖ 肖特基（Schottky）二极管 也称肖特基势垒二极管（简称 SBD），是由金属与半导体接 触形成的势垒层为基础制成的 二极管，其主要特点是正向导 通压降小（约0.45V），反向 恢复时间短和开关损耗小，是 一种低功耗、超高速半导体器 件，广泛应用于开关电源、变 频器、驱动器等电路，作高频 、低压、大电流整流二极管、 续流二极管、保护二极管使用 ，或在微波通信等电路中作整 流二极管、小信号检波二极管 使用。
❖ 电解电容的介质为电 解液。与瓷片电容最 大的不同就是电解电 容带有极性。而且容 量较大。电解电容使 用时，一定要注意极 性，如果反接会产生 爆炸。
❖ 钽电容特性比较接近 电解电容。钽电容功 能是虑波。相对于一 般的电解电容来说， 钽电容有更加良好的 温度特性。类似于电 解电容，钽电容也具 有正负极性之分。
❖ 电阻的参数还包括功率及耐压值。
❖ 电阻的功率决定了电阻允许通过的最大电流，当 电流过大时电阻会因为过热而烧毁。常用电阻功 率一般有1/8 W, ¼W, ½W等
❖ 电阻的耐压值一般不作为标明参数，电阻的耐压 值与其极板间距及材质有关。正常情况下，同样 材质的电阻，功率越大，耐压越高。
❖ 因此，选择电阻是要根据所需精度，耐压值，功 率综合考虑选择对应参数的电阻器件。
硬件电路设计基础（一）
常用电子元器件的识别与选择
主要内容
一、模拟元器件 1.分立元器件 2.集成元器件
二、数字电路常用器件 1.分立数字器件 2.集成数字电路
一、常用模拟元器件
❖ 什么是模拟？ ❖ 随时间连续变化的量，在电子信息学里表示连续
变化的电压。 ❖ 模拟元器件主要包括：电阻，电容，电感，二极
2.1 固定值电容的识别与选择
❖ 与电阻元件类似，市面上常见的电容元件也分为 直插式和贴片式。
❖ 直插式电容常见的有：瓷片电容，电解电容、钽 电容及涤纶电容。
❖ 瓷片电容体积较小，其标 志容量的方式类似于贴片 电阻的标识方式，没有特 殊注明的情况下，单位为 pF。
❖ 右图电容的容量为 0.1uF即100000pF