【初級篇】硬件設計的實踐路線

初級實踐篇

1、焊接。

拖焊的時候，先對齊芯片，再上錫固定一個角，然后在另一側加滿錫，最后整個芯片都加滿錫。把板子拿起來，傾斜30度左右，再用烙鐵加熱，把變成液體的錫吸起來，甩掉，直到把所有錫都吸走為止。烙鐵的溫度要調好，我一般用350攝氏度。

重點要體會，錫變成液體的時候，會像水一樣受重力作用向下流，還有，烙鐵頭表面是有吸力的，所以在整個焊接過程中，都不要用力刮錫的。如果焊的時候，操作起來不順手，可以轉動板子。

關于BGA的焊接，一般是不建議手工操作的，因為成功率不高，推薦用返修臺。這里說一下BGA手工植球的操作流程。

先用萬能植錫鋼網（這是最落后的工具，除此之外還有植錫臺，不過挺貴的），跟BGA對齊，再用膠布把BGA和鋼網粘住固定好。先加錫膏，再用風槍吹一會（風槍的風速和溫度可以調低一點），錫變亮的時候，再用手術刀，把多余的錫刮走。如果錫球不均勻的話，再重復上一步，直接錫球均勻為止。撕掉膠布，用手術刀把BGA撬起來。

2、儀器儀表的使用。

萬用表：為什么起這個名字？因為對于高手來說，萬用表是幾乎是萬能的。一般也是用它來測電壓、電流和電阻。

示波器：現在都用數字示波器，一個auto鍵，可以輕松搞定，而且還帶FFT的功能，可以使用頻域分析法，是硬件工程師必須掌握的神兵利器。示波器還有個小眾的功能，就是李沙育圖（測相位差和測頻率用的）。此外，還要學會用示波器測開關電源紋波。

數字電橋，也叫LCR、LCZ測試儀：用它可以測電感值、電容值、電阻值、Q值、D值等，精度比一般的萬用表要高。

信號發生器，也叫函數信號發生器：可以輸出正弦波、方波、三角波、已調信號。用法比較簡單，但是射頻信號發生器，就要注意了，在輸出信號之前，一定要做好阻抗匹配，不然信號反射的話，有可能會損壞信號發生器。

頻率計：用法比較簡單，不再多說了，有的信號發生器還增加了頻率計的功能。

矢量網絡分析儀，也叫網分儀：用于測量射頻電路的S參數矩陣，還可以顯示史密斯圓圖。每次使用之前都要校正一下頻率點。

還有一些小眾儀器就不說了，像漏電流測試儀、電表等。

3、維修。

首先肉眼觀察一下板子，看有沒有虛焊、短路或者缺少元件。有就修，沒有就下一步。

然后用萬用表測一下各組電源，看有沒有短路。有就修，沒有就下一步。

給板子上電，看各組電源電壓是否正常。有就修，沒有就下一步。

到了這一步，你必須對板子的整體設計有一定的認識，或者你得背下前輩們的經驗（背經驗的往往覺得硬件很神秘，這是我不推薦的做法），不然沒法修好。先對板子的各個功能分好模塊，從現象判斷哪個模塊出問題，斷開可疑的模塊，來排除可疑點（像偵探一樣）。

有一塊好板的話，就很好辦，直接對照著測各元件的電壓（或者對地的電阻值）就能解決了。用萬用表只能解決一些簡單的問題，要想徹底修好，手上一定要有示波器，因為像晶振受到干擾之類的，用萬用表是測不出來的。

4、調試。

調試，一般是自主設計的電路，沒經過驗證，需要自己去驗證，這是非常需要扎實的理論基礎。調試也是硬件工程師最容易累積經驗、含金量最高的技能之一。

如果前期遇到棘手的問題，可以暫時先放下，等后來水平再高一層，就會解決的了，所以千萬不要鉆牛角尖，這只會浪費更多的時間。調試的技巧需要長時間的積累，放在前面，是讓大家有所重視。

調試方法，多種多樣，視情況而定，不能一概而論，筆者總結了以下幾個方法：

a、示波器測量。當然，首先你得清楚你設計出來的電路，會出什么樣的波形，才知道測出來對不對，也就是說，理論不行的，根本無法調試。

b、對照驗證過的電路。如果手上有一塊好板，而需要調試的電路里面剛好有好板的電路，可以拿好板來飛幾根線驗證一下，排除可疑點，這里跟維修的方法一樣。

c、仿真。其實在設計電路的時候，能仿真就先仿真了，如果實物做出來，還是有問題，也可以仿真一下。如運放電路的參數、不確定的電阻串并聯等等。

d、鑷子短路。在你懷疑時鐘是不是干擾到其它信號的時候，可以用鑷子把時鐘引腳跟地短路（只要是弱信號，跟地短接一會都不會燒板子的，放心），以排除可疑點。還有復位的問題，也可以用這個方法。

e、信號發生。比如一個運放電路，輸入和輸出均受干擾了，那么你就可以用信號發生器或者開發板，來輸出一路干凈的信號，這樣可以排除可疑點。

f、軟件調試。如果板子上，有CPU就可以用串口調試，有FPGA就可以用嵌入式邏輯分析儀，這樣可以確定是芯片內部還是外部的問題。

g、觀察現象。信號都在板子上跑了，直接觀察是觀察不出來的，這個時候，可以引出信號線，接在可觀察的設備上。如：調試音頻放大器的時候，就可以接一路信號，到一個現成完好的功放上面，通過聽聲音來觀察現象。當然，你可不要只想到功放，還有其它可觀察的設備或者元件，像LED燈、顯示器，甚至是收音機，只要能派得上用場的都可以。