干货|电路设计之设计流程

电子

当我们想做一个东西，不管是一个项目、题目还是想DIY，都不可避免的要经过一下几步：

1：确定方案。

比如说一个“电子琴”的题目（感觉小儿科了哈），说白了就是一个按键发音的东东；如果想再扩展功能，比如加个播放音乐的功能，则可以加个语音存储芯片；再扩展，加录音，无非是加个mic和外围电路。好了，能实现按键发音的电路有那些呢？比如RC震荡电路，NE555振荡器，单片机或FPGA的PWM，或者用DA、DDS芯片。那播放音乐呢？有的模拟语音存储芯片，比如门铃、大喇叭上用的那种，具有记忆功能，但是时间比较短，只有几秒钟至一分钟，而且随着时间增加声音质量会下降；单片机和FPGA自身的存储可以存几首音乐（PWM控制频率）；ISD系列芯片与单片机简直是完美配合~；而用DA或者DDS则需要更大的存储空间。还有录音呢？这个用模拟语音存储芯片或者ISD芯片和单片机的组合，或者AD芯片，数据存储芯片加单片机或FPGA的组合。

这么多方案，到底用哪个好呢？这就要从目的、资源和时间限制、自己能力与爱好等几个方面考虑了。如果是为了尽快完成一个小的电子设计，那么可以选择ISD芯片加单片机的组合；想做的快，而且控制成本的话，并且有些指标不是很严格，那就选择单片机的PWM方案；如果是为了练习、学习单片机或者FPGA，那么推荐AD、DA加存储芯片的组合~balabalabala~还有一点就是自己手边有神马，会神马，就用神马。

2：概要设计。

假设我们选择了FPGA加存储器加ADDA的方案。确定了方案之后，就开始了方案的初始设计和初期准备工作。比如芯片型号选择、购买，模块的准备，程序流程设计，电路图的初始设计。为了保证音质，我们选择位数较高的ADDA芯片，比如12位，而带宽的话只要高于几十K就可以满足条件，此模块我们可以自己做。FPGA和存储芯片最好就用现成的开发板或者核心板，因为自己做的话代价太大。语音信号在模拟电路传输最好能去噪音，做个带通滤波器，此处低频信号用有源滤波器比无源滤波器要简单，并且做成可控增益类型的话方便调试，可以选择用集成运放设计（UA741，NE5532等都可以）或者用专用滤波器芯片（如LTC1068，MAX261）搭建有源滤波器。好了，我们用软件仿真设计了一个（或者直接在网上搜索到一个）300Hz到3KHz的滤波器。电路有了，该考虑接口的问题了，虽然说FPGA的IO口绝对够用，但是开发板的用户IO口还是要好好合理安排下，这样可以尽量多用排线，减少飞线使用量。好吧，开始设计电路图，开始写代码~

3：详细设计。

好吧，每个芯片的datasheet那是必须要有的，除非你用的灰唐叟练~滤波器方案有了，只要做好后调试就行了，用信号源+示波器来测量频率特性如何，这也是常规的方法。电阻，电容神马的准备好，因为要换个不停。另外要把测试数据记录下来，以方便调试。ADDA则直接按datasheet上面的电路来就行，注意与滤波器的阻抗匹配等，另外要注意AD的输入范围，看要不要增加前置增益调整电路。DA输出经运放后是一个音频功放电路，有LM386或者分立元件功率放大器的方案，个人感觉LM386电路比较简单，现成资料也有很多。

数字电路，模拟电路的电源要做好处理，在两者之间隔一个π型滤波电路或者用不同电源；地最好用大面积覆铜，模拟地，数字地也要分开隔离，各自成一块，最后分别用0Ω电阻连接到电源地上；每个IC，不管是模拟还是数字的，IC电源入口处要加个小的滤波电容（0.1μF），电路的总电源入口要加一个大的电容（十μ级），可以再并联一个小的（0.1μF）电容。布局尽量紧凑，信号线最好不要回折或者弯曲，如果需要弯曲角度不要小于135°，或者用arc（弧线）；电源线粗一些，信号线细一些；电源线离信号线不要太近，两者平行距离要拉开或者中间用地覆铜隔开，离得近的地方与信号线成90°角影响最小；并排的数字信号线不要拉太长，以免相互干扰（高频时尤其注意）,可以用IDC排线，插口单侧弄成接地的，可以很大的消除相互干扰。

4：硬件实现

我们做板子可以做几个模块，调试好之后用飞线（杜邦线）连接，也可以一块板子直接搞定，但是为了调试方便，最好把每两级之间留出接口，比如先用两个排针和短接帽暂时连接，全部调试好了之后再换成零欧姆电阻，相比来说，后者要好一点。于是，电路图画出来了，PCB画好了，板子腐蚀好了，焊完了，不带电测试（连通性）也搞定了，滤波器调试上面我们已经说过，略去。这时几个基本的测试程序应该已经搞定了，开始调试。AD的测试则是给其输入模拟信号，把数字信号送入FPGA后，用PC上的软件仿真波形。DA测试也差不多。音频功放电路就更简单了，上mp3。。。

5：软硬件联调

最后，也是最蛋疼的了。。。开始软硬件联调，期间会遇到各种各样的问题，也开始了硬件和软件设计者的相互扯皮。。。耐心！上电之前看好正负极、电源地，排线是否插反（这些做好标记，或者用配套的排线与接口，不会接反的那种~）；上电之后先看整体是否运行正常，再开始运行功能；调试开始了，每一种异常现象，或者非理想状态都要记录，回头调整。别的也想不起太多了。

6：其他注意事项。

不要不停地更改方案，尤其是电路方案；编软件的不要提不切实际的要求，或者对硬件者指手画脚；硬件者一定把所有注意事项都列出，指明，做的东西越方便调试越好；交流很重要；相互信任！做好自己该做的事！就像海贼王里那样，每个人都是值得信任的，可以托付的，自己做好自己的那份就行了！

慢慢的，合作着，我们会理解团队合作的概念和意义；慢慢的，分工着，我们会理解工程的概念和意义；慢慢的，摸索着，总有一天我们会走出自己的路！

24不可说 · 2016-6-7 09:48:35

干货！
要是能做成文档传上来就好了

刘旭 · 2016-6-7 09:50:14

24不可说发表于 2016-6-7 09:48
干货！
要是能做成文档传上来就好了

你可以复制出来放到WORD里面哦

chenwei6991627 · 2016-6-7 13:55:12

基本的步骤还是要遵守的

刘旭 · 2016-6-7 13:59:02

chenwei6991627 发表于 2016-6-7 13:55
基本的步骤还是要遵守的

恩，都是很实用的

2016-6-7 21:08:53

对我等新手来说很有用

chenxu312123 · 2016-6-7 21:14:25

{:4_95:}{:4_95:}

chenxu312123 · 2016-6-7 21:15:34

{:4_95:}{:4_95:}

沈剑飞 · 2016-7-10 07:45:59

非常适合新手，谢谢！

2016-7-10 09:09:45

看来小白我还有很长的路要走啊


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