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画好原理图的技巧

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发表于 2022-6-29 15:01 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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不光是代码有可读性的说法,原理图也有。很多时候原理图不仅仅是给自己看的,也会给其它人看,如果可读性差,会带来一系列沟通问题。所以,要养成良好习惯,做个规范的原理图。此外,一个优秀的原理图,还会考虑可测试性、可维修性、BOM表归一化等。
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7 G- Z4 x4 R2 ~- ]& Y
1 分模块
如上图所示,用线把整张原理图划分好区域,和各个区域写上功能说明,如:电源、STM32等。
这样让人更清晰、更快速地理解整个原理图,调试、维修的时候也很容易根据问题来查找电路。

6 C3 G" q4 R# B: s
2 标注关键参数
如上图,标注了最大输出电流,这样可以方便别人修改电路的时候,知道电源能不能带得起负载。/ g: h% ]1 z; Y" ?
也可以写其它参数,如:输入电压范围,适用的温度范围,甚至是数字电路中的真值表等。

5 c& u% q5 j, i5 d- R
3 电阻/电容/电感/磁珠的注释
电阻
如上图所示,每个电阻都写上阻值、精度。针对大功率电阻,也可以写上功率,要视具体情况灵活变通。7 m+ n2 z7 e5 C. T! H4 n- L+ f
一般对于开关电源上的采样电阻以及运放电路上的电阻得用1%精度,上下拉电阻可以使用5%精度。- {6 ^* u% l7 H- a, ?1 S0 \" v
注意:这里的阻值不建议写成102,要直接写成1K。尽量不要让别人去做这个换算,或者人家也不会算。

7 C" F. N8 F! g
电容
如上图所示,每个电容都写上了容值和耐压。针对高精度电容,也可以写上精度,或者是材质。0 Q! s: P: \* h$ Y2 R
如:瓷片电容的材质有X7R、Y5V、NP0等。
) j) ^( a9 h8 r/ p9 D7 j
注意:这里的容值不建议写成105,要直接写成1uF。
8 @; _4 y* w: I0 @3 e
电感
如上图所示,每个电感都写上电感值和饱和电流。
5 [: z5 T; I0 q5 l; p" B+ m
磁珠
如上图所示,每个磁珠都写上阻值和对应的频率。
- U6 u8 j. Y( I" R" g  d: l2 _
其它元件
其它元件也是和电阻、电容等类似,如:晶振8MHz 50ppm等,要举一反三。

. B4 a; {2 {' y0 b
4 可维修性
如上图所示,增加L1电感,以便维修时可以断开,更容易排查故障。这里可以使用电感、磁珠或者0R电阻,视具体情况而定。
  _6 Q( }6 W3 n/ f
但是也有特殊情况,如果负载特别大,需要的串入的元件功率很大,成本增加太多,也是划不来的,这时,可以不加。6 o$ s$ I7 k- r, U
如果后面接的是QFP64封装之类芯片,功率又比较小,可以串入元件,因为QFP焊接不良的情况会比较多。
# c# S, C6 x9 \  v6 C5 h1 R' {# M
5 BOM表归一化
BOM表就是物料清单,尽量让物料的种类少一些,可以让采购员减少工作量,也会在生产上减少很多问题。
这里有两个上拉电阻,一个4.7K,一个10K,如果这个阻值影响不大的话,可以把它们都合并为10K。
5 d6 P; n, U/ m4 Y9 b! B3 v- v2 f
去耦电容也是雷同的操作,要举一反三。

) [; L$ t& t+ `: q4 M
6 电源和地的符号
如上图所示。对于双电源系统来说,要在电源符号上写上正负号,单电源系统可以只写正号。
  B# T& K* D, {' ?  T3 }
但是千万不要用VCC,不然别人看的时候还要观察一下是几V供电的。
如上图所示,只有一个地平面,则用GND。有数字地和模拟地,则用AGND、DGND。
/ g5 z$ A: B# _- i/ |5 K
也有一些系统还有视频地、音频地等,也要用不同的符号。
  A$ `' k$ O" W: S0 s* ^
注意:不要把GND这些网络名给隐藏掉了,会容易出问题。
" C3 ]# H5 L" t3 T% L

+ A9 }- N4 z8 c0 U3 V. v( U9 g
7 测试点
如上图所示,增加了测试点。测试点也就是一个圆形的pad,裸铜的。
1 h! ?% l6 B- n, j4 `% R6 t' I
在一些QFP、BGA、QFN封装的芯片,有的引脚很难用示波器测量,这时可以增加测试点,方便操作。

; G% h; v. `% B: B" j" h) ~
8 网络标号
如上图所示,PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。这里的网络标号增加OLED前缀,以减少网络标号的冲突,也增加了可读性。同理,接温度传感器的网络可以写DS18B20_DATA,网络标号上增加了元件名。其它的芯片也是一样的操作。
所有的网络标号均使用大写字母。

! F. _/ j9 ?% f
9 容错性/兼容性
在设计初期或是不经意,或是工期太赶,就没有那么多时间去研究电路上的接法是否正确。
, k5 [3 n  U: b+ w9 N" Z# y  n+ k! `
这时可以使用一些预留的电路,来提高整板的容错性。
如上图所示,假设工程师还不确定是RX对TX还是RX对TX时,可以使用四个电阻来实现这两种接法。(NC为不接), t6 m! J: g- c+ t( U3 r
焊上R11和R14,不焊R12和R13时,是RX对RX,TX对TX的接法。
3 p% s. j- q! D6 E, r
不焊R11和R14,焊上R12和R13时,是RX对TX,TX对RX的接法。
0 V- I8 a& V% Q0 `
当调试通过后,再把这四个电阻去掉,并连上正确的接法。这样既能保证工期,又不会出错。0 u& d  u4 @6 v5 Q( R% {
如果一个板子,不太确定用STM32的F103还是F407,此时,可以做成兼容设计。
如上图所示,圆圈中可放置0R电阻,使用F103时,把0R焊上,电容不焊。使用F407时,把电容焊上,0R不焊。8 K' J) k8 z* y( f. |
当然,也可以预留其它电路,要举一反三。
4 F- h/ q1 X1 E1 x  ]
10 NC、NF
原理图上常常出现NC和NF两种字符,如下图所示,是不接、不焊的意思。
NC=Not connect 不接。0 ]5 k7 U% ^, T2 e
NF=Not Fix 不安装。
) Z6 q# L' V+ b- M, m3 k
当然,NC也可以表示为normal close常闭,在继电器、接触器上用的多。0 l1 V* _- n; C% ~/ n* P
要视具体情况来辨认。

- K) ]3 @" d! o# K
11 版本变更
很多时候一个电路不是一版就成功的。它会经历很多版本,每个版本都有变更的地方。这时要明确地标注出来。
如上图所示,明确地指出,V2版本把C12改成10uF,以便万一出问题,容易追溯。

9 z0 ~/ V6 ?3 X0 a4 [
12 悬空引脚
悬空引脚也要画上X。

; i, O' c2 U/ W/ S1 D
13 可扩展性
很多时候,需求是不断变化的。如果仅仅针对当前需求来设计,一旦将来有改动,又要重新打板。
- O2 _  z  m) B% ^/ k
所以,很有必要增加一些预留的引脚、电路,以便快速验证整板的功能是否满足新需求。如下图所示,预留了一些IO口。

0 }3 M/ ]& E7 }9 w9 P) o
14 防呆
有一些接口是不防呆的,也就是存在两种或多种接法。
如上图所示,4P杜邦线(合在一起,没有分开的),有两种接法:
  • 红黑白黄

    ' g4 ?) v' y5 k! z: L( D
  • 黄白黑红

    * n% U7 N" D: I; \* A
然后,该座子在原理图上是上图所示的定义,那么会有一种接法导致电源接反,可能会烧坏元件。
如果原理图是设计成这样,则不会烧坏元件,因为3.3V电源也就加在GPIO口上而已。: @  s- N; @* i/ W: e
要做防呆,可以使用防呆的座子,如:USB座、航空接口等。
; c9 J( R6 \$ K& m. z
也有另一种方法,对称设计法。
如上图所示,引脚的排列是对称的,也就是无论怎么接,都是没问题的,只是成本会有所增加。* {1 a- A6 F; |* C
还有一种方法适用于直流电源的接口,一般是门禁系统用的多。
如上图所示,增加一个整流桥,不管+13.4V和PGND怎么接,在1、3引脚上都能产生正确的+12V和GND。
# x9 K' N: m! b/ Q4 V
当然,这种方法也要考虑成本和功耗等。

  R' s, X, X) `& V$ c+ w+ v
15 信号的流向
一些模拟电路,需要标明信号的流向。
如上图所示,标明了定向耦合器中的信号流向。

( }. @* S* U0 U3 O6 [; S
16 PCB走线建议
如果PCB不是你画的话,可以在原理图上标明PCB的走线规则或者建议。
如上图所示,标明了一对差分线在PCB上的处理方法。2 e# t5 U9 t; M
6 @, {; v5 d, R% J+ e
17 不使用\表示取反
一旦用了“\”,就有可能被wire挡住,然后看不到,从而导致网络可能连接不正确。4 h+ q! n) |2 X, m6 ^+ y
可以考虑用“#”来表示取反。
& S9 |' [8 k2 i: E8 h6 W& ~
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    发表于 2022-6-29 16:13 | 只看该作者
    原理图要清晰美观
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