【初级篇】硬件设计的实践路线

初级实践篇

1、焊接。

拖焊的时候，先对齐芯片，再上锡固定一个角，然后在另一侧加满锡，最后整个芯片都加满锡。把板子拿起来，倾斜30度左右，再用烙铁加热，把变成液体的锡吸起来，甩掉，直到把所有锡都吸走为止。烙铁的温度要调好，我一般用350摄氏度。

重点要体会，锡变成液体的时候，会像水一样受重力作用向下流，还有，烙铁头表面是有吸力的，所以在整个焊接过程中，都不要用力刮锡的。如果焊的时候，操作起来不顺手，可以转动板子。

关于BGA的焊接，一般是不建议手工操作的，因为成功率不高，推荐用返修台。这里说一下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，除此之外还有植锡台，不过挺贵的），跟BGA对齐，再用胶布把BGA和钢网粘住固定好。先加锡膏，再用风枪吹一会（风枪的风速和温度可以调低一点），锡变亮的时候，再用手术刀，把多余的锡刮走。如果锡球不均匀的话，再重复上一步，直接锡球均匀为止。撕掉胶布，用手术刀把BGA撬起来。

2、仪器仪表的使用。

万用表：为什么起这个名字？因为对于高手来说，万用表是几乎是万能的。一般也是用它来测电压、电流和电阻。

示波器：现在都用数字示波器，一个auto键，可以轻松搞定，而且还带FFT的功能，可以使用频域分析法，是硬件工程师必须掌握的神兵利器。示波器还有个小众的功能，就是李沙育图（测相位差和测频率用的）。此外，还要学会用示波器测开关电源纹波。

数字电桥，也叫LCR、LCZ测试仪：用它可以测电感值、电容值、电阻值、Q值、D值等，精度比一般的万用表要高。

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、已调信号。用法比较简单，但是射频信号发生器，就要注意了，在输出信号之前，一定要做好阻抗匹配，不然信号反射的话，有可能会损坏信号发生器。

频率计：用法比较简单，不再多说了，有的信号发生器还增加了频率计的功能。

矢量网络分析仪，也叫网分仪：用于测量射频电路的S参数矩阵，还可以显示史密斯圆图。每次使用之前都要校正一下频率点。

还有一些小众仪器就不说了，像漏电流测试仪、电表等。

3、维修。

首先肉眼观察一下板子，看有没有虚焊、短路或者缺少元件。有就修，没有就下一步。

然后用万用表测一下各组电源，看有没有短路。有就修，没有就下一步。

给板子上电，看各组电源电压是否正常。有就修，没有就下一步。

到了这一步，你必须对板子的整体设计有一定的认识，或者你得背下前辈们的经验（背经验的往往觉得硬件很神秘，这是我不推荐的做法），不然没法修好。先对板子的各个功能分好模块，从现象判断哪个模块出问题，断开可疑的模块，来排除可疑点（像侦探一样）。

有一块好板的话，就很好办，直接对照着测各元件的电压（或者对地的电阻值）就能解决了。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，因为像晶振受到干扰之类的，用万用表是测不出来的。

4、调试。

调试，一般是自主设计的电路，没经过验证，需要自己去验证，这是非常需要扎实的理论基础。调试也是硬件工程师最容易累积经验、含金量最高的技能之一。

如果前期遇到棘手的问题，可以暂时先放下，等后来水平再高一层，就会解决的了，所以千万不要钻牛角尖，这只会浪费更多的时间。调试的技巧需要长时间的积累，放在前面，是让大家有所重视。

调试方法，多种多样，视情况而定，不能一概而论，笔者总结了以下几个方法：

a、示波器测量。当然，首先你得清楚你设计出来的电路，会出什么样的波形，才知道测出来对不对，也就是说，理论不行的，根本无法调试。

b、对照验证过的电路。如果手上有一块好板，而需要调试的电路里面刚好有好板的电路，可以拿好板来飞几根线验证一下，排除可疑点，这里跟维修的方法一样。

c、仿真。其实在设计电路的时候，能仿真就先仿真了，如果实物做出来，还是有问题，也可以仿真一下。如运放电路的参数、不确定的电阻串并联等等。

d、镊子短路。在你怀疑时钟是不是干扰到其它信号的时候，可以用镊子把时钟引脚跟地短路（只要是弱信号，跟地短接一会都不会烧板子的，放心），以排除可疑点。还有复位的问题，也可以用这个方法。

e、信号发生。比如一个运放电路，输入和输出均受干扰了，那么你就可以用信号发生器或者开发板，来输出一路干净的信号，这样可以排除可疑点。

f、软件调试。如果板子上，有CPU就可以用串口调试，有FPGA就可以用嵌入式逻辑分析仪，这样可以确定是芯片内部还是外部的问题。

g、观察现象。信号都在板子上跑了，直接观察是观察不出来的，这个时候，可以引出信号线，接在可观察的设备上。如：调试音频放大器的时候，就可以接一路信号，到一个现成完好的功放上面，通过听声音来观察现象。当然，你可不要只想到功放，还有其它可观察的设备或者元件，像LED灯、显示器，甚至是收音机，只要能派得上用场的都可以。