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大家好，我是王工。& q9 G: I. t# C
. y$ j. O, t" t, H6 J2 i# i( M前些天，公司一个同事的样板打回来了，但是一上电就打火，差点把电源适配器给干废了，仔细一看，原理图都没画对。如图所示，这种DC JACK一般1脚连接电源的正极，但实际原理图把它连在了地上。' g0 a1 T& |7 s; ?, U$ k' e" e
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当然，以上只是我写这篇文章的一个导火线，平时大家总会出这样那样的小错误。9 B9 S9 P9 `, j: X p3 ~2 Q. P8 @
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原理图设计是整个电路设计中很重要的一个环节，一旦原理图出错，layout就跟着错，在调试阶段发现了还好，如果没发现，问题遗留到生产，甚至客户那里去了，就会相当麻烦。! I2 U6 y4 z& N! j8 J
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以下是王工整理的原理图checklist，大家可以结合自己的产品，对内容进行适当删减。原理图画完之后，一定要逐一检查，能避免90%以上的问题，上面的低级错误至少不会再犯。
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系统框图7 H$ I' q Y3 T9 v
在我们设计原理图之前一般都会先设计硬件系统框图，确保设计过程高效且系统可靠，需要检查以下几个方面。
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是否覆盖了客户提出的需求（针对需求，逐一检查）；分模块划分，便于理解，仔细查看整个逻辑层次是否分明；各个接口规格是否明确标识（比如：2*USB 3.0）；主芯片是否符合要求，处理能力是否能够达到；检查关键外围接口芯片，性能指标是否满足客户要求，以及软件支持能力（是否支持蓝牙5.0）；主芯片，电源芯片，功能芯片等主要元件器的采购、货期、成本是否符合要求；硬件总体成本是否满足要求，资源要够，也不能过于冗余设计。" f0 a+ e- j% q& J
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$ D( i' H/ a0 ~3 n; h, k5 `电源树框图
8 V- G0 M. }8 z" v一般主板输入电压在DC12/24V，然后转化为5V，3.3V，1.8V，1.2V电压。
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确保电源芯片的选型输入，输出电压满足要求；确保电源供电功率的合理性；确保电源输入包含EMI、短路、反向、过流、过压等措施，结合项目需求书进行确认；电源模块划分是否合理（DC/DC和LDO不要搞错）；电源系统框图是否包含所有功能模块（别遗漏了所有芯片的供电）；电源供电路径是否合理；是否预留电源供电的开关信号（有些回路中的电压需要控制通断，回路中需要加MOS进行开关控制）；电源输入输出电压电流是否合理。9 u1 |( E# B/ L# H9 \, m* g" m9 w2 L
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4 F' B% \2 ]9 ?! c详细功能检查) Z4 |6 d( e5 e% V
检查连接器的引脚定义，如果没有把握，可以查询实物或者找供应商确认（如开头举例）；串口的TX和RX是否接反，这是高频犯错点；不同模块之间的电平确认，如果无法确认，预留电平转换电路；最小系统电源均有网络来源且功率满足需求(如CPU Core电源、GPU电源、S0C功能块电源等)；最小系统所有时钟信号来源符合要求(如主时钟、休眠时钟、总线时钟、接口时钟等)；是否有复位信号；最小系统程序下载方式确认(如USB接口下载、JTAG、串口等)；最小系统启动方式是否正确，多种启动方式切换设计是否方便；所有信号的检查，确保无单点网络，且所有信号都有输入和输出；各个模块的电气检查：供电、复位系统、信号、时钟、上电时序、下电时序等信号的检查，是否满其模块相关要求如LCD、WIFI模块等；& c. {7 M- T( V8 s2 g- A
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8 e; |. X9 A: w) ?8 k* c所有信号线序进行检查，没有连接错误现象(如信号线序接反，网络命名错误导致信号连接错误等)；芯片的选择是否符合要求的功能和性能(如网卡、串口的速度，SD卡、emc、PCIe、DDR、USB等版本和速度)；检查各接地的设计：PE，DGND，AGND等；电容参数确认(取值、耐压、温度、ESR等)，注意电解电容需要有极性标识，原理图是否标识明确耐压，陶瓷电容建议60%降额设计；电阻参数确认(取值、精度、功率、封装)，原理图是否标识明确精度；电感参数确认(取值、精度、功率、DCR、感值与电流曲线特性)，需要考虑功率电感的饱和电流和峰值电流；二极管参数确认(电流、电压、正向电流、正向压降、反向电压、反向漏电流等)；MOS管参数确认(电流、电压、Vgs、Vds等)；磁珠参数确认(电流、交流阻抗、直流阻抗等)；对外接口器件如按键、网口、USB等，需要加防ESD器件；TVS管和压敏电阻注意寄生电容大小，高速信号线如USB等尽量选用小电容物料；I2C和串口预留0R电阻，防止出错时从芯片或接口端子引脚飞线；要注意差分线的命名，一般是P，N为一组，不能多也不能少，像LVDS或HDMI差分线上预留共模电感；确认网口连接器的开口方向、是否带指示灯以及是否带POE功能；按键确认，根据结构而定，选择对应的侧出或者直出按键。4 t6 A0 n7 u9 {. r( _0 |7 [
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通用性检查 d! Z( A7 U$ M- P2 K* _
原理图有序摆放，从左到右，从上到下，可以多页原理图分开，分功能设计，更加方面检查；关键信息备注（电源输出的电压电流，输出参数计算）；检查是否有错误的网络连接，如器件两端的网络相同；电路图表达是否符合原理图设计规范，确保没有参数字体无重叠，方向统一，排版整洁；DRC检查确认，没有Error项，确认Warning项是否可以忽略；确认连接器的Pin1脚，线序、引脚定义（公司的同一种接口引脚定义尽量固定，方便连接线的共用）；器件属性应包括厂家、型号、描述以及PCB封装，方便直接导出BOM；物料归一化，如电阻1%和5%是否可以合并成1%，电容是否可以从低耐压合并成高耐压；连接器选型要尽可能防呆，避免插错位置；! G! N! Z* ~& z4 ?* w
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尽可能PCBA上的所有物料都体现在原理图上，如PCB，纽扣电池，散热器螺钉、螺帽、跳帽、屏蔽罩等；检查兼容设计，确保哪些元件一定要焊，哪些元件NC（之前搞错了一颗电阻，导致USB通信异常）。: \# D) W4 R0 _* y) g
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写在最后都说硬件工程师越老越吃香，这句话也告诉我们硬件也是需要积累的，王工从事硬件多年，也会不定期分享技术好文，感兴趣的同学可以加微信，或后台回复“加群”，管理员拉你加入同行技术交流群。
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电路设计-电路分析
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