Sum-ups of circuit designs

其实自己根本没有系统学过电路设计，纯粹是半路出家，现在愈发感受到自己与专业人士的差距了……

初识电路设计

其实在上大学之前，我对电路设计基本没有概念。只知道一些泛泛的名词，比如PCB啊、DAC啊、功放之类的。具体都是什么东西不清楚。高中时能接触到的电路基本是小灯泡和电池箱组成的，一看也知道跟电路板基本没有太大关系。对于电路特性的分析也仅停留在纯电阻或恒定电阻的静态电路，KCL只是听说过简单用过，电感只是延时的短路……可以说，上大学后所学的第一门电路课程给了我对集成电路的最初的印象。

这门课就是电路分析基础。挺不愉快的回忆，老师上课照本宣科，考试就靠背书刷题。这是我最不擅长的学习方式。看着同学早早刷完题，自己心慌得不得了。当然最后的分数也很难看。我一度怀疑，是不是我根本学不明白电路什么的？

再战四大名捕

四大名捕中当仁不让的头名便是：电子电路基础，俗称模电。我敢说上课我真的很认真学了，至少50%的注意力都在课堂上。考试前也非常认真地复习了一天半，考前最后复习到凌晨三点。可是……可是，这终究还是一门看天赋的学科，最后学得也不是很好。

这篇文章暂且就不谈学习各门学科的体会了。等下个月收拾教材的时候我有空好好写一下。总之，学完了几门基础课后，我具备了一定的电路分析能力，是时候上手了！

搭的第一个电路

到了大二下学期，电路基础知识学完，当然就会从分立元件搭组合逻辑电路/模拟电路来开始动手操作。当然，其中还穿插了单片机的课程，但由于我班同学的集体抵制竟然奇葩地不了了之了！模电部分是用μa741设计一个简单的音频放大器，要求达到一定放大倍数即可。最后完全是LoFi放大了，低频完全没有高频十分刺耳……数电部分则是由浅入深，首先是最基本的时序和组合逻辑，之后则是徒手设计一个能测100-10000Hz的频率计。比较自豪的是只有我设计出来了（别人似乎都在打酱油），最后课程也因此得了100分。通过这一段时间的实验，我基本了解了最基础的逻辑器件之间应该怎么配合使用，从而实现一些更复杂的功能。

回想当时，“以后或许也不会再次这样大规模的插面包板了。庆幸而又有些许不舍。”我那天花了整整一下午，大概五个小时坐在桌子前面插面包板，就为了把图纸上的设计转化到分立元件的电路中。真的好累啊，但非常治愈强迫症。插完频率计以后，我再也没动力插超过二十个接线的电路了……

设计的第一块板子

大二下学期，我们一共上了两个半电路实验课，这对于一帮年轻“物理学家”来说简直不能忍受。班里纸面成绩最高的几个人干脆就罢工了，反正实验课分数权重很少，法不责众，大家一哄而散。这让我变得很尴尬，一方面我不想突出变成异类，一方面我又想好好完成任务学点有用知识。后来老师看到这情况就改成了谁愿意做谁做的模式。于是我开始设计“年轻人的第一块电路板”。

说来真的很奇怪，我们从没任何电路板设计的教学，上来就让我们自己完成一整个软硬结合的项目：自己造个程控电机时钟。这东西乍一看太简单了，市面上用的十元以内的表芯都可以实现的功能；但细细分析起来真的不容易，尤其是对于一个初学者而言。在布置这个任务前，我们花了2小时时间学习了Altium软件的安装、打开和关闭，然后告诉我们如何使用3D视图观察板子，如何生成特殊Gerber文件等。直到今日我还没有用到过那个宣讲会所介绍的大部分功能……

接着，布置完任务，时间期限是4周完成软件，4周完成硬件。基于MSP430核心开发控制程序，用drv8833驱动电机。全班第一周大眼瞪小眼在电路教室玩儿扫雷，第二周老师找来个学长，学长给我们示范画了个DIP40的pinpack然后就颠儿了。我们继续大眼瞪小眼。后来老师一看不行干脆鸽了这个任务。但我不愿迁就，然后就摊上事儿了。

简单分析，时分两根针本可以根据倍率关系，通过齿轮传动由同一个电机驱动，如果有齿轮的话直接用直流电机也可以。负载，扭矩什么的无需考虑。然而，我组女学霸果决地选择了由两个步进电机分别控制时针和分针的方案……艾玛，这和一个电机控制一跟有啥设计上的区别吗。然后她居然直接在pcb视图上布线画了个电路出来……哎呀呀，不堪回首的尴尬往事。

总之，我之后全权接手这个任务。后来发现TI芯片带不动大的四线步进电机，改用L293N的经典芯片。之中各种功能切换，语音报时，加显示功能……直到期末我也没能做完，只是做出个大概。板子又长又臭，参见上图……

不管怎么说，第一次画板子就上手这么个并不算简单的东西，真的有点吃力！

第二块板子

经过上面的锤炼，第二块板子就比较简单了，也是因为并不需要太复杂的电路。只是把各种功能柔和在一张板子上而已。这个更像当初插面包板的过程。

第三块板子

嘿嘿，暂时卖个关子。借鉴了人家同龄EE专业人士的设计经验，还在不断改进和完善中~