1 充分了解各方的設計需求，確定合適的解決方案
啟動乙個硬體開發專案，原始的推動力會來自於很多方面，比如市場的需要，基於整個系統架構的需要，應用軟體
部門的功能實現需要，提高系統某方面能力的需要等等，所以作為乙個硬體系統的設計者，要主動的去了解各個方面的需
求，並且綜合起來，提出最合適的硬體解決方案。比如a專案的原始推動力來自於公司內部的乙個高層軟體小組，他們在實際
當中發現原有的處理器板ip**能力不能滿足要求，從而對於系統的配置和使用都會造成很大的不便，所以他們提出了對新
硬體的需求。根據這個目標，硬體方案中就針對性的選用了兩個高效能網路處理器，然後還需要深入的和軟體設計者交流，
以確定記憶體大小，內部結構，對外介面和除錯介面的數量及型別等等細節，比如軟體人員喜歡將控制信令通路和資料通路完
全分開來，這樣在確定內部資料走向的時候要慎重考慮。專案開始之初是需要召開很多的討論會議的，應該盡量邀請所有相
關部門來參與，好處有三個，第一可以充分了解大家的需要，以免在系統設計上遺漏重要的功能，第二是可以讓各個部門了
解這個專案的情況，提早做好時間和人員上協作的準備，第三是從感情方面講，在設計之初各個部門就參與了進來，這個項
目就變成了大家共同的乙個心血結晶，會得到大家的呵護和良好合作，對完成工作是很有幫助的。
2 原理圖設計中要注意的問題
原理圖設計中要有「拿來主義」，現在的晶元廠家一般都可以提供參考設計的原理圖，所以要盡量的借助這些資
源，在充分理解參考設計的基礎上，做一些自己的發揮。當主要的晶元選定以後，最關鍵的外圍設計包括了電源，時鐘和芯
片間的互連。
電源是保證硬體系統正常工作的基礎，設計中要詳細的分析：系統能夠提供的電源輸入；單板需要產生的電源輸
出；各個電源需要提供的電流大小；電源電路效率；各個電源能夠允許的波動範圍；整個電源系統需要的上電順序等等。比
如a專案中的網路處理器需要1.25v作為核心電壓，要求精度在＋5%- －3%之間，電流需要12a左右，根據這些要求，設計中採
用5v的電源輸入，利用linear的開關電源控制器和ir的mosfet搭建了合適的電源**電路，精度要求決定了輸出電容的esr選
擇，並且為防止電流過大造成的電壓跌落，加入了遠端反饋的功能。
時鐘電路的實現要考慮到目標電路的抖動等要求，a專案中用到了ge的phy器件，剛開始的時候使用乙個內部帶鎖相
環的零延時時鐘分配晶元提供100mhz時鐘，結果ge鏈路上出現了丟包，後來換成簡單的時鐘buffer器件就解決了丟包問題，
分析起來就是內部的鎖相環引入了抖動。
晶元之間的互連要保證資料的無誤傳輸，在這方面，高速的差分訊號線具有速率高，好佈線，訊號完整性好等特
點，a專案中的多晶元間互連均採用了高速差分訊號線，在除錯和測試中沒有出現問題。
3 pcb設計中要注意的問題
pcb設計中要做到目的明確，對於重要的訊號線要非常嚴格的要求佈線的長度和處理地環路，而對於低速和不重要的
訊號線就可以放在稍低的佈線優先順序上。重要的部分包括：電源的分割；記憶體的時鐘線，控制線和資料線的長度要求；高速
差分線的佈線等等。
a專案中使用記憶體晶元實現了1g大小的ddr memory，針對這個部分的佈線是非常關鍵的，要考慮到控制線和位址線的
拓撲分布，資料線和時鐘線的長度差別控制等方面，在實現的過程中，根據晶元的資料手冊和實際的工作頻率可以得出具體
的佈線規則要求，比如同一組內的資料線長度相差不能超過多少個mil，每個通路之間的長度相差不能超過多少個mil等等。
當這些要求確定後就可以明確要求pcb設計人員來實現了，如果設計中所有的重要佈線要求都明確了，可以轉換成整體的佈線
約束，利用cad中的自動佈線工具軟體來實現pcb設計，這也是在高速pcb設計中的乙個發展趨勢。
4 檢查和除錯
當準備除錯一塊板的時候，一定要先認真的做好目視檢查，檢查在焊接的過程中是否有可見的短路和管腳搭錫等故
障，檢查是否有元器件型號放置錯誤，第一腳放置錯誤，漏裝配等問題，然後用萬用表測量各個電源到地的電阻，以檢查是
否有短路，這個好習慣可以避免貿然上電後損壞單板。除錯的過程中要有平和的心態，遇見問題是非常正常的，要做的就是
多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅信「凡事都是有辦法解決的」和「問題出現一定有它的原因」，這樣最後一
定能除錯成功。
5 一些總結的話
現在從技術的角度來說，每個設計最終都可以做出來，但是乙個專案的成功與否，不僅僅取決於技術上的實現，還
與完成的時間，產品的質量，團隊的配合密切相關，所以良好的團隊協作，透明坦誠的專案溝通，精細周密的研發安排，充
裕的物料和人員安排，這樣才能保證乙個專案的成功。
乙個好的硬體工程師實際上就是乙個專案經理，他/她需要從外界交流獲取對自己設計的需求，然後彙總，分析成具
體的硬體實現。還要跟眾多的晶元和方案**商聯絡，從中挑選出合適的方案，當原理圖完成後，他/她要組織同事來進行配
合評審和檢查，還要和cad工程師一起工作來完成pcb的設計。與此同時，還要準備好bom清單，開始採購和準備物料，聯絡加
工廠家完成板的貼裝。在除錯的過程中他/她要組織好軟體工程師來一起攻關除錯，配合測試工程師一起解決測試中發現的問
題，等到產品推出到現場，如果出現問題，還需要做到及時的支援。所以做乙個硬體設計人員要鍛鍊出良好的溝通能力，面
對壓力的調節能力，同一時間處理多個事務的協調和決斷能力和良好平和的心態等等。
還有細心和認真，因為硬體設計上的乙個小疏忽往往就會造成非常大的經濟損失，比如以前碰到一塊板在pcb設計完
備出製造檔案的時候誤操作造成了電源層和地層連在了一起，pcb板製造完畢後又沒有檢查直接上生產線貼裝，到測試的時候
才發現短路問題，但是元器件已經都焊接到板上了，結果造成了幾十萬的損失。所以細心和認真的檢查，負責任的測試，不
懈的學習和積累，才能使得乙個硬體設計人員持續不斷的進步，而後術業有所小成。
相關文章：
如何設計乙個合適的電源
對於現在乙個電子系統來說，電源部分的設計也越來越重要，我想通過和大家**一些自己關於電源設計的心得，
來個拋磚引玉，讓我們在電源設計方面能夠都有所深入和長進。
q1：如何來評估乙個系統的電源需求
answer：對於乙個實際的電子系統，要認真的分析它的電源需求。不僅僅是關心輸入電壓，輸出電壓和電流，還要
仔細考慮總的功耗，電源實現的效率，電源部分對負載變化的瞬態響應能力，關鍵器件對電源波動的容忍範圍以及相應的允
許的電源紋波，還有散熱問題等等。功耗和效率是密切相關的，效率高了，在負載功耗相同的情況下總功耗就少，對於整個
系統的功率預算就非常有利了，對比ldo和開關電源，開關電源的效率要高一些。同時，評估效率不僅僅是看在滿負載的時候
電源電路的效率，還要關注輕負載的時候效率水平。
至於負載瞬態響應能力，對於一些高效能的cpu應用就會有嚴格的要求，因為當cpu突然開始執行繁重的任務時，需
要的啟動電流是很大的，如果電源電路響應速度不夠，造成瞬間電壓下降過多過低，造成cpu執行出錯。
一般來說，要求的電源實際值多為標稱值的＋－5%，所以可以據此計算出允許的電源紋波，當然要預留餘量的。
散熱問題對於那些大電流電源和ldo來說比較重要，通過計算也是可以評估是否合適的。
q2：如何選擇合適的電源實現電路
answer：根據分析系統需求得出的具體技術指標，可以來選擇合適的電源實現電路了。一般對於弱電部分，包括了
ldo（線性電源轉換器），開關電源電容降壓轉換器和開關電源電感電容轉換器。相比之下，ldo設計最易實現，輸出紋波
小，但缺點是效率有可能不高，發熱量大，可提供的電流相較開關電源不大等等。而開關電源電路設計靈活，效率高，但紋
波大，實現比較複雜，除錯比較煩瑣等等。
q3：如何為開關電源電路選擇合適的元器件和引數
answer：很多的未使用過開關電源設計的工程師會對它產生一定的畏懼心理，比如擔心開關電源的干擾問題，pcb
layout問題，元器件的引數和型別選擇問題等。其實只要了解了，使用乙個開關電源設計還是非常方便的。
乙個開關電源一般包含有開關電源控制器和輸出兩部分，有些控制器會將mosfet整合到晶元中去，這樣使用就更簡
單了，也簡化了pcb設計，但是設計的靈活性就減少了一些。
開關控制器基本上就是乙個閉環的反饋控制系統，所以一般都會有乙個反饋輸出電壓的取樣電路以及反饋環的控制
電路。因此這部分的設計在於保證精確的取樣電路，還有來控制反饋深度，因為如果反饋環響應過慢的話，對瞬態響應能力
是會有很多影響的。
而輸出部分設計包含了輸出電容，輸出電感以及mosfet等等，這些的選擇基本上就是要滿足乙個效能和成本的平
衡，比如高的開關頻率就可以使用小的電感值（意味著小的封裝和便宜的成本），但是高的開關頻率會增加干擾和對mosfet
的開關損耗，從而效率降低。使用低的開關頻率帶來的結果則是相反的。
對於輸出電容的esr和mosfet的rds_on引數選擇也是非常關鍵的，小的esr可以減小輸出紋波，但是電容成本會增
加，好的電容會貴嘛。開關電源控制器驅動能力也要注意，過多的mosfet是不能被良好驅動的。
一般來說，開關電源控制器的**商會提供具體的計算公式和使用方案供工程師借鑑的。
q4：如何除錯開關電源電路
answer：有一些經驗可以共享給大家
1: 電源電路的輸出輸出通過低阻值大功率電阻接到板內，這樣在不焊電阻的情況下可以先做到電源電路的先除錯，
避開後面電路的影響。
2: 一般來說開關控制器是閉環系統，如果輸出惡化的情況超過了閉環可以控制的範圍，開關電源就會工作不正常，
所以這種情況就需要認真檢查反饋和取樣電路。特別是如果採用了大esr值的輸出電容，會產生很多的電源紋波，這也會影響
開關電源的工作的。
接地技術的討論
q1：為什麼要接地?
answer：接地技術的引入最初是為了防止電力或電子等裝置遭雷擊而採取的保護性措施，目的是把雷電產生的雷擊
電流通過避雷針引入到大地，從而起到保護建築物的作用。同時，接地也是保護人身安全的一種有效手段，當某種原因引起
的相線（如電線絕緣不良，線路老化等）和裝置外殼碰觸時，裝置的外殼就會有危險電壓產生，由此生成的故障電流就會流
經pe線到大地，從而起到保護作用。隨著電子通訊和其它數字領域的發展，在接地系統中只考慮防雷和安全已遠遠不能滿足
要求了。比如在通訊系統中，大量裝置之間訊號的互連要求各裝置都要有乙個基準『地』作為訊號的參考地。而且隨著電子
裝置的複雜化，訊號頻率越來越高，因此，在接地設計中，訊號之間的互擾等電磁相容問題必須給予特別關注，否則，接地
不當就會嚴重影響系統執行的可靠性和穩定性。最近，高速訊號的訊號回流技術中也引入了「地」的概念。
電子電路設計大賽計畫
2006 2007學年電子電路設計大賽活動計畫 活動背景 當今世界，科學技術發展迅猛，科技產品日新月異，為了培養大學生的科技創新意識，為了提高我校的科研水平。我們內蒙古大學理工學院本著 新思想 新創造 新要求 勤實踐 勤作為 勤開拓 的原則，以 抓重點 出精品 求創新 為宗旨，增加同學們對電子電路知...
電子電路分析基礎
歡迎2011級本科生修讀一門全新的電路入門基礎課 電子電路分析基礎 本學期信電系開設一門全新的電路入門基礎課 電子電路分析基礎 課程號 101c0270，5學分 共兩個教學班，分別有陳抗生教授和江曉清教授主講，此課可替代電子科學與技術專業現行的 電子電路基礎i 3學分 與 電子電路基礎ii 3學分 ...
數字電子電路試題
一 填空題 共30分 1.pn結具有單向導電性。正向偏置時，多子以運動為主，形成正向電流 反向偏置時，少子運動，形成反向飽電流。2.雙極型晶體三極體輸出特性曲線的三個工作區是放大區 3.已知三態與非門輸出表示式，則該三態門當控制訊號c為 電平時，輸出為高阻態。4.十進位制數211轉換成二進位制數是 ...