电路设计中超实用的开发工具 点几下鼠标都有了!

电路设计中超实用的开发工具 点几下鼠标都有了!

关键词:开发工具,电路设计,仿真验证

本期视频分享并推荐了硬件工程师在项目开发各阶段中实用的线上工具。包括电路设计、仿真、调试阶段的工具,以及基于Raspberry PICO的DIY逻辑分析仪开源项目。这些线上工具能显著提升开发效率,减少试错成本。文章还提到了文本生成式人工智能在硬件设计中的应用及注意事项。

我们硬件工程师在工作中,需要使用多种工具来完成电路设计、仿真、调试等任务。今天,我就来分享在项目开发各个阶段,一些好用的工具。

首先是电路设计阶段,这个阶段会涉及到元器件的选型、电路参数的计算、原理图设计等过程。

在开始设计之前,我习惯先画硬件流程图和框图,项目各个功能模块了然于胸,可能很多工程师和我一样有这个习惯。等框图确定之后,再选型、绘制原理图等。

流程图框图和原理图通常需要在不同的软件种操作。其实,在得捷官网上一个页面就能搞定,这就是Scheme-it,电子图纸在线绘制工具(https://www.digikey.cn/zh/schemeit/home)中,可以直接创建流程图、框图和原理图,不需要再切换软件,使用超方便。

这里,我简单的演示下创建流程图和原理图的过程。(录屏演示过程)

在绘制原理图的时候,在得捷商城可以搜所元件所在的编号,然后复制到schemeit的元件过滤栏,就可以快速找到元件,它提供了元件的多种EDA模型,我们可以选择传统的元件符号,也可以使用3D的仿真实物,这样可以让设计更加生动形象,在教学或PPT展示中,效果更好。

当项目功能确定之后,就需要芯片选型了。我发现得捷上的检索参数,很适合选型,比如我们要选一个DCDC电源芯片,根据输入\输出电压、输出电流、效率等参数做一个初筛,然后再选择厂商,并进行对比。对于比较倾向的芯片,可以直接打开详情页面,里面还有详细的参数,以及数据手册等。

得捷的检索工具可以让我们一步到位,集中对比不同厂商的不同型号芯片,而不是每个到官网上一个个找,费时费力。

除了芯片选型之外,电路外围电路参数设计,也是非常重要的一个步骤,比如前段时间,我设计一个NE555电路,输出一个固定时间的脉冲,需要计算电阻R和电容C的值,结果一顿操作,还出错了。

这个时候就体现工具的好处了,在得捷官网上有专业的555定时器计算器,1秒就给我答案了。(https://www.digikey.cn/zh/resources/conversion-calculators/conversion-calculator-555-timer

不止只有这一种计算器,得捷上这类计算换算器,居然高达40多种呢,常见的单位换算,计算,还有电阻电容识别等等。在我们设计过程中,会经常使用到,比如走线阻抗计算器、PCB 印制线宽度计算器等等。虽然还有些可能不常用,但找起来真是费劲,比如在设计功放时,经常会遇到dBm和瓦特之间的转换,很少人能立刻说出来转换公式,不仅复杂还容易计算错误,但是利用这个dBm转瓦特的计算工具,我就可以轻松的得到准确的转换值。

这个在线转换器,真心建议收藏,有了它,你再也不用苦苦计算,还担心算错了。

然后是电路仿真阶段,尤其是一些数字、模拟电路,通过仿真可以提前发现问题,及时的修改原理图,而不是打样回来,调试才发现错误,减少试错成本。

市面上的电路仿真软件有很多种,有像TI、ADI有Tina-TI和LTspice,主要基于自家产品的,还有一些基于浏览器的在线仿真工具,支持基础电路仿真,非常适合初学者的,我整理下来,感兴趣的小伙伴可以试试看。(CircuitLab、AutoDesk Tinkercad、EveryCircuit等页面截图)

硬件项目最后的一步就是调试了,需要使用到很多硬件调试工具,常规的稳压电源、示波器、逻辑分析仪等等,这类工具通常又贵又笨重。

这个时候,我就要推荐一款我爱不释手的好物,就是它——Analog Discovery 3(https://www.digikey.cn/zh/products/detail/digilent-inc/410-415/19235661)。通过技术文档,我就被它丰富的功能给吸引了,它可将任意个人PC转化为电气工程实验平台,就是说有了Analog Discovery 3,加一台电脑,通过WaveForms上位软件,就拥有了一个基础的口袋电子实验室,双通道示波器、双通道任意波形发生器、16通道逻辑分析仪、16通道数字模式发生器、频谱分析仪、网络分析仪、电压表​、±5V DC可调电源,基本将我们实验室常用的仪器都包括进来了。

对于预算有限的小伙伴来说,我还有一个推荐,ADALM2000(https://www.digikey.cn/zh/products/detail/analog-devices-inc/ADALM2000/7019661),Analog Devices(ADI)推出的一款多功能便携式数据采集与信号处理模块,也属于口袋仪器。有两路示波器和两路信号发生器通道,支持差分或单端信号测量,还可以作为逻辑分析仪、频谱分析仪、网络分析仪去使用,同时,还带有2路可调电源以及拓展I/O,也能满足我们的基本调试和学习需求。

如果预算还是有限,这两款口袋仪器都无法拥有。这个时候,可以自己DIY仪器。这个基于Raspberry PICO设计的逻辑分析仪(https://github.com/pico-coder/sigrok-pico.git)是我亲测可行的。这是一个开源项目,我们只需要安装上位机,购买一块树莓派PICO,烧录好开源固件,就可以得到一个逻辑分析仪。

上面的这些开发工具,是我在开发过程中,使用过感觉非常不错的,可以闭眼用的推荐给大家。

其实,还有很多开发工具,比如大家熟知的文本生成式人工智能,在设计、调试、学习等多个环节能提供帮助。比如输入一个芯片型号,它就会把相关的参数、性能、适合的场景以及这些同类器件的对比,都罗列下来,还可以与它进一步交互式讨论学术问题等。但是,我要说但是了,大家还是需要甄别一下,以防他们一本正经的“胡说八道。

好了,本期的视频就到这里,希望这些工具可以给大家的开发带来一些帮助。当然,如果你有一些好用的工具,欢迎在评论区告诉我们。

小编的话:

除了让电路设计“更快、更省、更协同”外,在线开发工具还支持教学与展示,且便于访问与更新。并且,如视频中提到的,它正在借助 AI 与云原生技术持续拓展创新边界,使之成为从学生、爱好者到专业研发团队都离不开的“加速器”。您是否有使用在线工具开发电路的经验?您在使用这些工具时有哪些心得、经验或疑问?欢迎留言,和DigiKey的朋友们一起分享交流!

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