原理图设计规范(修改).doc
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原理图设计规范(修改).doc
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原理图设计规范
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V0.90
2011/03/07
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第1章硬件原理图设计规范 1
1.1 目的 1
1.2 基本原则 1
1.2.1 确定需求 1
1.2.2 确定核心CPU 1
1.2.3 参考成功案例 1
1.2.4 对外围器件选型 1
1.2.5 设计外围电路 2
1.2.6 设计时遵循的基本原则 2
1.2.7 原理图审核 2
1.2.8 设计基本要求 3
1.3 版面设计 3
1.3.1 图幅 3
1.4 元件符号及参数设置标准 4
1.4.1 常用元件位号命名规则 4
1.5 元件符号 4
1.5.1 电阻参数描述 4
1.5.2 电容参数描述 6
1.5.3 电感、磁珠参数描述 6
1.5.4 二极管 7
1.5.5 三极管及场效应管 7
1.5.6 其它器件 7
1.6 元件选择 7
1.6.1 元件库选取 7
1.6.2 元件放置要点 9
1.7 多张原理图 9
1.8 版面布局 10
1.8.1 网络标号命名 12
1.8.2 总线式原理图画法 12
1.8.3 CPU画法标准 12
1.8.4 其他 13
1.9 注意 14
1.10 复杂电路设计技巧 14
i
第1章硬件原理图设计规范
1.1目的
原理图设计是产品设计的理论基础,设计一份规范的原理图对设计PCB、跟机、做客户资料具有指导性意义,是做好一款产品的基础。
原理图设计基本要求:
规范、清晰、准确、易读。
制定此《规范》的目的和出发点是为了培养硬件开发人员严谨、务实的工作作风和严肃、认真的工作态度,增强硬件开发人员的责任感和使命感,提高工作效率和开发成功率,保证产品质量。
1.2基本原则
1.2.1确定需求
详细理解设计需求,从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求等,这些要求有助于我们器件选型和电路的设计。
1.2.2确定核心CPU
根据功能和性能需求制定总体设计方案,对CPU进行选型,CPU选型有以下几点要求:
l性价比高;
l容易开发:
体现在硬件调试工具种类多,参考设计多,软件资源丰富,成功案例多;
l可扩展性好。
1.2.3参考成功案例
针对已经选定的CPU芯片,选择一个与我们需求比较接近的成功参考设计,一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证,厂家公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西,也应该是经过严格验证的,否则也会影响到他们的芯片推广应用,纵然参考他们设计的外围电路有可推敲的地方,CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的,当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同,可以细读CPU芯片手册和勘误表,或者找厂商确认。
另外在设计之前,最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进行软件验证,如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的,但要注意一点,现在很多CPU都有若干种启动模式,我们要选一种最适合的启动模式,或者做成兼容设计。
1.2.4对外围器件选型
根据需求对外设功能模块进行元器件选型,元器件选型应该遵守以下原则:
l普遍性原则:
所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片,减少风险;
l高性价比原则:
在功能、性能、使用率都相近的情况下,尽量选择价格比较好的元器件,减少成本;
l采购方便原则:
尽量选择容易买到,供货周期短的元器件;
l持续发展原则:
尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件;
l可替代原则:
尽量选择pintopin兼容种类比较多的元器件;
l向上兼容原则:
尽量选择以前老产品用过的元器件;
l资源节约原则:
尽量用上元器件的全部功能和管脚。
1.2.5设计外围电路
对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改,修改时对于每个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计,如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的,那么基本可以放心参照设计,但即使只有一个参考设计与其他的不一样,也不能简单地少数服从多数,而是要细读芯片数据手册,深入理解那些管脚含义,多方讨论,联系芯片厂技术支持,最终确定科学、正确的连接方式,如果仍有疑义,可以做兼容设计。
这是整个原理图设计过程中最关键的部分,我们必须做到以下几点:
l对于每个功能模块要尽量找到更多的成功参考设计,越难的应该越多,成功参考设计是“前人”的经验和财富,我们理当借鉴吸收,站在“前人”的肩膀上,也就提高了自己的起点;
l要多向权威请教、学习,但不能迷信权威,因为人人都有认知误差,很难保证对哪怕是最了解的事物总能做出最科学的理解和判断,开发人员一定要在广泛调查、学习和讨论的基础上做出最科学正确的决定;
l如果是参考已有的老产品设计,设计中要留意老产品有哪些遗留问题,这些遗留问题与硬件哪些功能模块相关,在设计这些相关模块时要更加注意推敲,不能机械照抄原来设计。
1.2.6设计时遵循的基本原则
硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则,这些基本原则要贯彻到整个设计过程,虽然成功的参考设计中也体现了这些原则,但因为我们可能是“拼”出来的原理图,所以我们还是要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图,这些原则包括:
l数字电源和模拟电源分割;
l数字地和模拟地分割,单点接地,数字地可以直接接机壳地(大地),机壳必须接大地;
l各功能块布局要合理,整份原理图需布局均衡.避免有些地方很挤,而有些地方又很松,同PCB设计同等道理;
l可调元件(如电位器),切换开关等对应的功能需标识清楚;
l重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能;
l元件参数/数值务求准确标识.特别留意功率电阻一定需标明功率值,高耐压的滤波电容需标明耐压值;
l保证系统各模块资源不能冲突,例如:
同一I2C总线上的设备地址不能相同,等等;
l阅读系统中所有芯片的手册(一般是设计参考手册),看它们的未用输入管脚是否需要做外部处理,如果需要一定要做相应处理,否则可能引起芯片内部振荡,导致芯片不能正常工作;
l在不增加硬件设计难度的情况下尽量保证软件开发方便,或者以小的硬件设计难度来换取更多方便、可靠、高效的软件设计,这点需要硬件设计人员懂得底层软件开发调试,要求较高;
l功耗问题;
l产品散热问题,可以在功耗和发热较大的芯片增加散热片或风扇,产品机箱也要考虑这个问题,不能把机箱做成保温盒,电路板对“温室”是感冒的;还要考虑产品的安放位置,最好是放在空间比较大,空气流动畅通的位置,有利于热量散发出去。
1.2.7原理图审核
硬件原理图设计完成之后,设计人员应该按照以上步骤和要求首先进行自审,自审后要达到有95%以上把握和信心,然后再提交他人审核,其他审核人员同样按照以上要求对原理图进行严格审查,如发现问题要及时进行讨论分析,分析解决过程同样遵循以上原则、步骤。
1.2.8设计基本要求
只要开发和审核人员都能够严格按以上要求进行电路设计和审查,我们就有理由相信,所有硬件开发人员设计出的电路板一版成功率都会很高的,所以提出以下几点:
l设计人员自身应该保证原理图的正确性和可靠性,要做到设计即是审核,严格自审,不要把希望寄托在审核人员身上,设计出现的任何问题应由设计人员自己承担,其他审核人员不负连带责任;
l其他审核人员虽然不承担连带责任,也应该按照以上要求进行严格审查,一旦设计出现问题,同样反映了审核人员的水平、作风和态度;
l普通原理图设计,包括老产品升级修改,原则上要求原理图一版成功,最多两版封板,超过两版将进行绩效处罚;
l对于功能复杂,疑点较多的全新设计,原则上要求原理图两版内成功,最多三版封板,超过三版要进行绩效处罚;
l原理图封板标准为:
电路板没有任何原理性飞线和其他处理点;
l每张原理图都需有公司的标准图框,并标明对应图纸的功能,文件名,制图人名/确认人名,日期,版本号;
l对于我们目前重点设计的相关模拟电路产品,没有主用芯片、外围芯片以及芯片与芯片之间的连接方面的问题。
所以,元器件的选项尤为重要,对于硬件设计的一些基本原则一定要注意。
1.3版面设计
1.3.1图幅
我们打开软件,新建一个原理图。
图幅的确定原则:
常用图幅为A4、A3、A2,并有标准格式的图框。
其中每一图幅可根据方向分为Landscape(纵向)及Portrait(横向)。
在选用图纸时,应能准确清晰的表达区域电路的完整功能。
若标准的图幅规格不能满足要求,则可以自定义图幅大小,自定义图幅在满足要求的前提下尽量做到美观(长宽比例适中)。
图1.1定义图幅大小
说明:
1.栅格(Grid):
其每一步大小(Snap)和图面显示的每一格大小(visib)均为5,或5的倍数值。
这个地方的设置为公司强制要求,不能为了方便把它设为1或2等非5的整数倍的值。
这样放置原理图元件时元件就放在5的整数倍格点上了,可以减少因此而产生的错误。
2.电栅格:
这栏的栅格设为4(默认值)。
这是为了放置网络标号和电气连接在栅格范围内自动寻找电气节点。
3.图纸类型选A4、A3、A2,A类型的图纸比较适合打印。
如果不能选这几种图纸,也应该自定义为A类型的比例的图纸。
我们设置软件的参数时,如果不是必要,尽量用默认参数。
因为就像我们做软件,都会把最常用的设置参数作为默认值。
别的软件公司肯定会调查,也会有很多高手使用,得出那些参数是常用的。
像上面的栅格和电栅格,总是有人为了方便把它们设小,殊不知放网络或连线时可能就眼看连上了,实际没连上,造成很多问题出现。
1.4元件符号及参数设置标准
元件的原理图库和PCB库放在服务器上,地址为:
\\192.168.0.5\项目文档(设计规范)\16、产品设计规范\原理图与PCB设计标准库。
全公司所有人员画原理图和PCB图都应从里面取元件,不允许从其它地方取元件,包括软件自带库。
公司的标准原理图库里的元件调出来就自带有公司的PCB库的封装,也是和公司的物料仓库的物料及ERP系统的物料及编码对应的,保证是你从库里调出来的元件仓库里就有料。
如果是你在原理图库里找不到的元件,你要找工业设计部专门做库的人员做好后才能用。
1.4.1常用元件位号命名规则
表1.1常用元器件种类及代表字符
器件种类
代表字符
器件种类
代表字符
电阻
R
接插件
CON
电容
C
跳线
JP
电感
L
开关
SW
磁珠
FB
蜂鸣器
B
排阻
RP
保险丝
FUSE
变压器
T
整流桥
DW
二极管
D
晶振
X
发光二极管
LED
按键
KEY
三极管
(包括MOS管)
Q
电池座
(包括电池)
BT
继电器
RL
测试点
TP
集成电路
U
排针
J
图1.2电阻符号
1.5元件符号
1.5.1电阻参数描述
电阻在原理图中的符号表示如图1.2所示。
电阻的符号只能用这几个,分别代表普通电阻、可调电阻(电位器)、四排阻、八排阻。
电阻的参数一般包括四部分:
阻值、精度、封装、功率,举例:
100R,1%,0805,0.25W表示该电阻的阻值为100Ω、精度为±1%、封装为0805、功率为0.25W。
我们从库里取出元件,就要填上PCB封装,而封装的大小决定功率大小。
所以,我们填元件的参数标注时,只需要按ERP系统里的“型号”栏填阻值就行,有精度要求填精度,如是大功率的功率电阻把功率也填上。
保证我们填的和ERP系统里一样,方便后续整理及生产。
图1.2ERP系统里的物料表(电阻)
现阻值、精度、封装、功率这四部分参数的进行规定。
1.阻值参数描述
电阻的阻值参数的表述方法如下表1.2所列:
表1.2电阻的阻值参数
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