altium designer律师函怎么处理(干货｜高手教你如何学习硬件设计——实践篇)

一般没有经验的工程师或者学生，在拿着一个项目任务书或者一个成品电路板的时候，往往会觉得无从下手。主要原因是知识储备不足，实践少，动手少。

不过不用着急，需要慢慢积累。同样，不要担心太多的事情，不知道什么时候学会独立，因为很多事情是相通的。

下面是硬件设计的实用路线:

第一，初级实践

1.焊接。

先看杜洋前辈的焊接视频。看了他的视频我学会了焊接。

视频中也会提到重点，这里简单描述一下(孔板焊接就更不用说了)。

焊接时，先将芯片对齐，然后用锡固定一个角，再用锡填充另一个角，最后用锡填充整个芯片。拿起板子，倾斜30度左右，用烙铁加热，吸起液态锡，扔掉，直到吸完所有锡。烙铁的温度要调好。我一般用350摄氏度。要认识到锡变成液体时，会像水一样在重力作用下向下流动。另外，焊头表面美观，整个焊接过程中不要用力刮锡。焊接时如果操作不顺畅，可以翻板。

对于BGA焊接，一般不建议手动操作，因为成功率不高，建议使用返工表。下面是BGA手工植球的操作流程。

先用万能植锡钢网(这是最落后的工具，除了植锡台，挺贵的)，对准BGA，然后用胶带把BGA和钢网粘在一起。先加锡膏，再用气枪吹一会儿(气枪的风速和温度可以降低一点)。当锡变亮时，用手术刀刮掉多余的锡。如果焊球不均匀，重复上述步骤，直到焊球均匀。撕下胶带，用手术刀撬开BGA。

2.仪器仪表的使用。

A.万用表。为什么取这个名字？因为对于高手来说，万用表几乎是万能的。它也常用于测量电压、电流和电阻。

B.示波器。现在都是用一个数字示波器，一个auto key，可以轻松搞定，而且它还有FFT的功能，可以用频域分析法，这是硬件工程师必须掌握的法宝。示波器还有一个小众功能，就是李沙育图(用于测量相位差和频率)。另外，学会用示波器测量开关电源的纹波。

c、数字电桥，也叫LCR、LCZ测试仪。可用于测量电感值、电容值、电阻值、Q值、D值等。精度比一般万用表高。

d、信号发生器，也叫函数信号发生器。可以输出正弦波、方波、三角波和调制信号。用法比较简单，但是射频信号发生器要注意。在输出信号之前，一定要做好阻抗匹配，否则反射的话可能会损坏信号发生器。

F.频率计。用法比较简单，不用我多说。有些信号发生器还增加了频率计的功能。

G.矢量网络分析仪，也叫网络分析仪。用于测量射频电路的S参数矩阵，也可以显示史密斯圆图。每次使用前，应对频点进行校准。

H.分光计。看看光谱就知道了。它还具有示波器的功能。

还有一些小众的仪器，比如漏电流测试仪，电表等等。

3.维护。

先用肉眼看板，看有没有漏焊，短路，缺元器件。如果你有，就修好它。如果没有，就进行下一步。

然后用万用表测量每组电源，看是否有短路。如果你有，就修好它。如果没有，就进行下一步。

给板卡上电，看各组电源电压是否正常。如果你有，就修好它。如果没有，就进行下一步。

在这一点上，你必须对板卡的整体设计有一定的了解，或者你要背熟前人的经验(背熟经验的人往往认为硬件很神秘，这是我不推荐的做法)，否则无法修复。先把板卡的每个功能分成模块，从现象上判断哪个模块出了问题，把可疑的模块断开，排除可疑点(像侦探一样)。如果有好的板，就好办了，直接测量各元件的电压(或对地电阻值)就可以解决。用万用表只能解决一些简单的问题。要想彻底修好，手上一定要有示波器，因为像晶振干扰这种东西，用万用表是测不出来的。

4.调试。

调试，一般是独立设计的电路，没有经过验证，需要自己验证，需要扎实的理论基础。调试也是硬件工程师很容易积累经验，含金量最高的技能之一。如果前期遇到棘手的问题，可以暂时放下，等以后到了更高的层次再解决，所以不要卡住，那样只会浪费更多的时间。调试技巧是需要长期积累的，第一步是让大家重视起来。

调试方法多种多样，视情况而定，不能一概而论。笔者总结了以下方法:

一、示波器测量。当然，首先你得知道你设计的电路会产生什么样的波形，然后你才能知道它对不对，也就是说，理论失败了，根本无法调试。

B.比较经过验证的电路。如果你手里有一块好的板，而要调试的电路中刚好有一块好的板电路，你可以拿着板飞几根线去验证，排除可疑点，和这里的维修方法一样。

c，模拟。其实在设计电路的时候，我们可以先模拟一下。如果真的做出来了，如果还是有问题，我们也可以模拟一下。比如运算放大器电路的参数，不确定电阻的串并联等等。

d、镊子短路。当你怀疑时钟是否在干扰其他信号时，可以用镊子将时钟管脚对地短路(只要是弱信号，对地短路暂时不会烧板，不用担心)排除可疑点。还有复位的问题，也可以用这个方法。

E.信号生成。比如一个运放电路的输入输出受到干扰，那么你可以用信号发生器或者开发板输出一路干净的信号，可以排除可疑点。

F.软件调试。如果板上有CPU，可以通过串口调试，如果有FPGA，可以通过嵌入式逻辑分析仪调试，可以确定问题出在芯片内部还是外部。

G.观察现象。所有的信号都在板上跑偏了，你无法直接观察到。这时候你就可以把信号线引出来，连接到可观测的设备上。比如调试音频放大器时，可以将所有信号连接到现成的功放上，通过听声音来观察现象。当然，你不应该只想到功放，还应该想到其他可观测的器件或组件，比如LED灯、显示器甚至收音机，只要能派上用场。

二。中级实践文章

1、模拟软件的使用。

常用的仿真软件只有几个，proteus，multisim，labview，pspice，ADS，saber等。他们大多使用spice作为仿真模型。

普罗秋斯.这个软件非常适合模拟单片机，元件库也不少，但是有一个致命的缺点，就是太智能了。单片机不需要电源和晶振也能正常工作，和现实相差很大，所以我建议向单片机学习，用开发板。

b、multisim .这个软件非常适合模拟电路。其实它的本质是spice模拟，只是界面简单很多，适合初学者。虽然有8051库，但是不适合模拟单片机，模拟很慢。其实像0805三极管这种没有的元件库并不多。这时候只能用其他三极管代替(2N2222等。)，否则我们就自己做这个组件库。Multisim也可以与ultiboard一起用于实际的板级仿真(连同PCB一起仿真)。

labview .这个软件功能非常强大，可以模拟模拟和数字电路，也可以作为主机(如虚拟仪器等。).最有特色的是图形输入，用鼠标点几样东西就能模拟出来。

d、pspice .该软件是cadence或SPB开发工具包中的软件，通常由capture转自。不用输入spice的point命令就可以使用capture，非常方便。其中pspice的图表优于multisim的图表。比如在pspice中可以很清楚的测出几个节点的电压。

电子广告.ADS指的是安捷伦的高级。Design.System，不是ARM编译器ADS1.2 .不过ADS是电路仿真的神器，功能非常强大。一般用于模拟高频、射频、微波电路。当然，集总参数电路还是可以仿真的，但是不适合初学者。

f、军刀.这个软件是专门用来模拟电源电路的。暂时没用过，不做评论。

2.电路设计软件的使用。

主流的电路设计软件有三个:altium designer，PADS，Cadence，当然还有一些小的像eagle。这里只介绍三款主流软件。

Altium designer(简称AD)，之前的版本是protel 99se和protel DXP，用法差不多。非常适合初学者，3D渲染最好，也是学校教的最多的软件。但是很多公司反而不用这个软件，因为如果你用它画多层板，电脑会卡死，如果公司里用的人多，你可能会收到altium的律师函。可用于FPGA开发和板级仿真。适用于小型PCB。

PADS，之前版本的power PCB，分为三个部分:逻辑(原理图)、布局(布局和设置规则)和路由(走线)。它最有特色的功能是利用极坐标放置元件和自动走线(这种自动走线没有ad那么差)。适用于中小尺寸PCB，但是逻辑不好用，所以有人用orcad+PADS来弥补这个缺点。适用于中小型PCB。

Cadence(又称SPB)是一个系统级套件，除了可以绘制原理图和PCB之外，还可以绘制版图、仿真电路、仿真SI/PI等。Cadence收购了orcad。目前用capture(又称orcad)画原理图，用allegro画PCB，用pspice(由capture转来)模拟电路，用Sigrity模拟SI/PI(需要单独安装)。用抓图来画原理图很酷。比如画一个芯片的原理库，可以用excel写(管脚号和一些管脚名，像D0~D7，拖动鼠标就会出来)，然后复制到抓图里，再稍微调整一下。但是用allegro画包比较繁琐，需要在画包之前提前画好pad。适用于中大型PCB。

3.其他软件的使用。

画板和画框用AutoCAD，画3D包用solidworks或pro-e，科学计算用MATLAB。

autoCAD的基本用法比较简单。如果有人教你，半小时就能上手。对于硬件工程师来说，只需绘制框架，以DXF格式保存，然后导入到PCB设计软件中。同时，DXF也是硬件工程师和结构工程师之间交互的文件格式。

与pro-e相比，solidworks更容易学习和使用。有了这两个软件，就可以画出元器件的3D封装，然后把PCB导出成stp格式放到solidworks中，这样就可以在打板之前看到整机的效果图了。学习3D软件还有一个好处，就是让你更加了解板卡的安装，比如定位孔、插座、布线等。这样设计的PCB由于结构问题不容易安装，这是很多硬件工程师容易忽略的地方。

MATLAB可以用于任何计算。简单计算，如电阻分压、滤波器截止频率等。而更复杂的问题，如定向耦合器的参数计算、复杂运算放大器电路的建模等，都可以用MATLAB轻松解决。在此，我们也推荐一款基于网络的计算工具。

三。高级和中级实践文章

1.基本电路单元的计算、模拟和验证。

诚然，一个电路板再复杂，也可以根据其功能划分成若干模块，而这些模块又可以进一步划分成无数的电路单元。所以首先要掌握最基本的电路单元设计。这些电路单元可以学习数字电学、模拟电学、电力电子技术、高频电子电路、单片机和电子测量技术。先了解课本上经典电路的计算、仿真和验证。不要以为书上的公式简单，实际操作起来，就是另一回事了。比如书中的反相放大电路，有双电源。如果使用单电源，就必须增加偏置，还必须考虑带宽增益积、压摆率等因素。这里提倡先计算，后仿真，再实物的操作流程。同时也是一个需要长期积累的过程。

2.主MCU。可以参考这篇博客里的“如何学习单片机”。

3.芯片的使用和互连。

理论章节没有写电子专业英语，这里就用专业英语。可以看英文教材，也可以用翻译软件。这里必须提到的一点是，如果你因为英语不好而看不懂数据表，那你就做不了电路设计。因为要用不熟悉的芯片，所以总会遇到没有中文信息的情况。基本上只要能看懂数据手册的人都能用上芯片。其实他们抄的是数据手册上的参考电路，剩下的就是芯片互连了。

单片机中也提到了芯片互联，也就是接口技术。5V ADC与3.3V MCU互连，取决于电平和信号传输速率。3.3V单片机与12V启动电压的MOS晶体管互联，加一个三极管做电平转换。两个3.3V单片机IO口的推挽输出互连，串联一个100R电阻，防止IO口因代码操作不当而烧坏。

此外，还需要掌握常用的总线协议。例如RS233、RS485、SPI、IIC、CAN、LIN、zmodem、USB、PCIE、TCP/IP等。

四。高级实践文章

在这里，相信你已经掌握了一些基本的电路，分析了一些简单的电路。但是，你总会遇到一些奇怪的现象。是的，是时候让你考虑SI，PI，EMC，EMI了。不要被这些看似高端的术语吓倒。经过分析，也是前面学过的电路原理，只是视角不同的问题。

1.信号完整性。这部分对PCB的布局布线影响很大。

A.利用阻抗匹配来降低过冲、下冲和振铃的影响(有些射频电路也有阻抗要求，比如天线等。).

B.差分线路应尽可能靠近，以降低差模干扰。

C.去耦电容应尽可能靠近芯片的电源引脚。

D.继电器等大功率器件应远离晶体振荡器等易受干扰的元器件。

e、重要的信号线，包括地线。

f、尽量远离时钟线(时钟也可能是干扰源)。

G.信号线的返回路径应尽可能短。

信号完整性还有很多需要注意的地方。有关详细信息，请参考王建宇的高速电路设计实践。

2.PI，电源完整性。保证电源的完整性，就是防止电源电压的波动。详情请参考本博客中去耦电容的作用。

3.EMC/EMI、电磁兼容性和电磁干扰。这两个名词看起来有点高大上，其实就是不干涉别人和防止别人干涉的问题。EMC/EMI的问题可以归结为SI的问题，但是EMC有一套验证标准，所以还是有不同的叫法。

推荐Cadence高速电路设计:Allegro Sigrity SI/PI/EMC设计指南。

五.总结

1.不要以为写下一些公式作为秘密就认为自己练出了神功，这是不现实的。在学习的初期，一定要以理论为核心，有一点点实践帮助我们理解理论，然后才能逐渐增加实践。理论和实践相辅相成，缺一不可。

2.当硬件电路出现问题时，工程师的每一步操作都有理论指导。

3.不要因为怕犯错误而不敢做板子。硬件工程师也是不断犯错，修正总结，然后逐渐成熟，降低犯错的概率。如果你不知道怎么回事，也说明你积累不了经验。

4.本文未提及生产和测试中的问题，如线材、PCBA、BOM、夹具、测试夹具等。

5.因为大部分电路功能都是用芯片实现的，几乎所有的原理图都是从数据表上抄来的，所以硬件工程师最有价值的技能就是PCB和调试能力。

6.因为硬件工程师经常需要和软件工程师沟通，为了方便沟通，你得学习ARM、FPGA、DSP等相关知识，只是侧重点不同，不然会给工作带来一些麻烦。

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