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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。  m) ?6 V+ ]" ]7 i! ?. L% G- y; Y

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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。

. t/ ~( k3 d4 g3 T+ T
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。  k; O+ M$ L- A) S6 Z6 e
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。

% X2 t: r) P# o% v
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。
0 T9 @$ Y2 A5 w" [
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。
% }* Q) `% D5 O8 D- e  g
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。

! \4 s$ }" X; s& e( i& N
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。8 u, i1 F. Y" }  B3 S: D
如:瓷片电容的材质有X7R、Y5V、NP0等。
. S9 u( ~% c' z9 J- U
注意:这里的容值不建议写成105,要直接写成1uF。
* e* q& l8 ?6 m6 M
电感
如上图所示,每个电感都写上电感值和饱和电流。
) A% M, D% G$ A) ], b0 r! `' m0 k
磁珠
如上图所示,每个磁珠都写上阻值和对应的频率。

# b6 l  g( h" Z" `
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。

: S, \7 V& q. @4 L( m
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。
$ T6 N+ g2 l: Z
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。
( g, g7 g: _* ^/ J5 W: r- G7 a
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。

4 G1 q) v+ D* `
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。9 R' `! I; {7 y" M9 K$ [
去耦电容也是雷同的操作,要举一反三。

* f  w( k  N* }! {. [) H- B/ e
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。
6 K3 y7 ]0 f0 P2 C
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。
$ \" ~6 h! Z# n! }8 v
也有一些系统还有视频地、音频地等,也要用不同的符号。
! X' C$ {" l: X
注意:不要把GND这些网络名给隐藏掉了,会容易出问题。
6 p2 I3 _& r+ P+ x8 w4 Q) {
9 k. {/ ^9 T) O) I# E7 H4 }
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。! W* p! t$ E0 d
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。
6 e4 k$ c" E; Y' ~
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。
2 v, ~( K) a# e% H2 o# @
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。
& w+ W) ^7 [/ Y  _2 c2 G# Q
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)
! h- ]) c' q: w8 X' H
焊上R11和R14,不焊R12和R13时,是RX对RX,TX对TX的接法。
0 d1 Q0 `& L7 x( u$ {; t
不焊R11和R14,焊上R12和R13时,是RX对TX,TX对RX的接法。0 q$ T( I4 n1 S( x6 E
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 s' X0 E# e/ E* ~( k/ e& v
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。! w, H8 T' Y! p- m
当然,也可以预留其它电路,要举一反三。
' M2 x$ k' b& ?" i3 w
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。/ x, R2 v( Q0 B$ c
NF=Not Fix 不安装。9 a- J; |: L; W+ g3 U
当然,NC也可以表示为normal close常闭,在继电器、接触器上用的多。$ w- K5 \# Q" ]
要视具体情况来辨认。

$ T1 o% w0 b# O; h7 z5 a
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。

& m" C1 J/ S" j1 K" O) N
12 悬空引脚
悬空引脚也要画上X。
2 f# E, ~7 O$ G. h6 o3 d. j
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。
5 b9 N# f4 H% N5 S* `5 r4 v
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。
5 W! R/ i3 y. h8 J: G& i
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

    ! ^9 a( N" C+ g- X- @- Y
  • 黄白黑红
    & l1 d$ o3 ]/ E$ \! l! Z
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。
- f: u1 |7 u5 A" H. k
要做防呆,可以使用防呆的座子,如:USB座、航空接口等。; ?% I3 G1 ?. h7 d% O3 ?6 Y1 R
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。
( j$ u* J/ h: W: c+ d7 Z% y, w
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。
8 a% J% @( u: I6 T4 u  _
当然,这种方法也要考虑成本和功耗等。
# y- `7 ?* X# l: z& E
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。

+ c0 F; T% k! N6 g
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。' s, T. F/ u' [. B1 {" x
4 e. Y# m; H& D9 U  P; C
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。
. u7 l0 s* P: r& y$ D
可以考虑用“#”来表示取反。
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  • TA的每日心情
    开心
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    [LV.1]初来乍到

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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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