為什么原理圖總畫不好?這些技巧要知道
2024/7/4 16:02:10??????點(diǎn)擊:
不光是代碼有可讀性的說法,原理圖也有。很多時(shí)候原理圖不僅僅是給自己看的,也會(huì)給其它人看,如果可讀性差,會(huì)帶來一系列溝通問題。所以,要養(yǎng)成良好習(xí)慣,做個(gè)規(guī)范的原理圖。此外,一個(gè)優(yōu)秀的原理圖,還會(huì)考慮可測試性、可維修性、BOM表歸一化等。
1、分模塊
如上圖所示,用線把整張?jiān)韴D劃分好區(qū)域,和各個(gè)區(qū)域?qū)懮瞎δ苷f明,如:電源、STM32等。
這樣讓人更清晰、更快速地理解整個(gè)原理圖,調(diào)試、維修的時(shí)候也很容易根據(jù)問題來查找電路。
2、標(biāo)注關(guān)鍵參數(shù)
如上圖,標(biāo)注了最大輸出電流,這樣可以方便別人修改電路的時(shí)候,知道電源能不能帶得起負(fù)載。
也可以寫其它參數(shù),如:輸入電壓范圍,適用的溫度范圍,甚至是數(shù)字電路中的真值表等。
3、電阻/電容/電感/磁珠的注釋
(1)電阻
如上圖所示,每個(gè)電阻都寫上阻值、精度。針對(duì)大功率電阻,也可以寫上功率,要視具體情況靈活變通。
一般對(duì)于開關(guān)電源上的采樣電阻以及運(yùn)放電路上的電阻得用1%精度,上下拉電阻可以使用5%精度。
注意:這里的阻值不建議寫成102,要直接寫成1K。盡量不要讓別人去做這個(gè)換算,或者人家也不會(huì)算。
(2)電容
如上圖所示,每個(gè)電容都寫上了容值和耐壓。針對(duì)高精度電容,也可以寫上精度,或者是材質(zhì)。
如:瓷片電容的材質(zhì)有X7R、Y5V、NP0等。
注意:這里的容值不建議寫成105,要直接寫成1uF。
(3)電感
如上圖所示,每個(gè)電感都寫上電感值和飽和電流。
(4)磁珠
如上圖所示,每個(gè)磁珠都寫上阻值和對(duì)應(yīng)的頻率。
(5)其它元件
其它元件也是和電阻、電容等類似,如:晶振8MHz 50ppm等,要舉一反三。
4、可維修性
如上圖所示,增加L1電感,以便維修時(shí)可以斷開,更容易排查故障。這里可以使用電感、磁珠或者0R電阻,視具體情況而定。
但是也有特殊情況,如果負(fù)載特別大,需要的串入的元件功率很大,成本增加太多,也是劃不來的,這時(shí),可以不加。
如果后面接的是QFP64封裝之類芯片,功率又比較小,可以串入元件,因?yàn)镼FP焊接不良的情況會(huì)比較多。
5、BOM表歸一化
BOM表就是物料清單,盡量讓物料的種類少一些,可以讓采購員減少工作量,也會(huì)在生產(chǎn)上減少很多問題。
這里有兩個(gè)上拉電阻,一個(gè)4.7K,一個(gè)10K,如果這個(gè)阻值影響不大的話,可以把它們都合并為10K。
去耦電容也是雷同的操作,要舉一反三。
6、電源和地的符號(hào)
如上圖所示。對(duì)于雙電源系統(tǒng)來說,要在電源符號(hào)上寫上正負(fù)號(hào),單電源系統(tǒng)可以只寫正號(hào)。
但是千萬不要用VCC,不然別人看的時(shí)候還要觀察一下是幾V供電的。
如上圖所示,只有一個(gè)地平面,則用GND。有數(shù)字地和模擬地,則用AGND、DGND。
也有一些系統(tǒng)還有視頻地、音頻地等,也要用不同的符號(hào)。
注意:不要把GND這些網(wǎng)絡(luò)名給隱藏掉了,會(huì)容易出問題。
7、測試點(diǎn)
如上圖所示,增加了測試點(diǎn)。測試點(diǎn)也就是一個(gè)圓形的pad,裸銅的。
在一些QFP、BGA、QFN封裝的芯片,有的引腳很難用示波器測量,這時(shí)可以增加測試點(diǎn),方便操作。
8、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)
如上圖所示,PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。這里的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)增加OLED前綴,以減少網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的沖突,也增加了可讀性。同理,接溫度傳感器的網(wǎng)絡(luò)可以寫DS18B20_DATA,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)上增加了元件名。其它的芯片也是一樣的操作。
所有的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)均使用大寫字母。
9、容錯(cuò)性/兼容性
在設(shè)計(jì)初期或是不經(jīng)意,或是工期太趕,就沒有那么多時(shí)間去研究電路上的接法是否正確。
這時(shí)可以使用一些預(yù)留的電路,來提高整板的容錯(cuò)性。
如上圖所示,假設(shè)工程師還不確定是RX對(duì)TX還是RX對(duì)TX時(shí),可以使用四個(gè)電阻來實(shí)現(xiàn)這兩種接法。(NC為不接)
焊上R11和R14,不焊R12和R13時(shí),是RX對(duì)RX,TX對(duì)TX的接法。
不焊R11和R14,焊上R12和R13時(shí),是RX對(duì)TX,TX對(duì)RX的接法。
當(dāng)調(diào)試通過后,再把這四個(gè)電阻去掉,并連上正確的接法。這樣既能保證工期,又不會(huì)出錯(cuò)。
如果一個(gè)板子,不太確定用STM32的F103還是F407,此時(shí),可以做成兼容設(shè)計(jì)。
如上圖所示,圓圈中可放置0R電阻,使用F103時(shí),把0R焊上,電容不焊。使用F407時(shí),把電容焊上,0R不焊。
當(dāng)然,也可以預(yù)留其它電路,要舉一反三。
10、NC、NF
原理圖上常常出現(xiàn)NC和NF兩種字符,如下圖所示,是不接、不焊的意思。
NC=Not connect 不接。
NF=Not Fix 不安裝。
當(dāng)然,NC也可以表示為normal close常閉,在繼電器、接觸器上用的多。
要視具體情況來辨認(rèn)。
11、版本變更
很多時(shí)候一個(gè)電路不是一版就成功的。它會(huì)經(jīng)歷很多版本,每個(gè)版本都有變更的地方。這時(shí)要明確地標(biāo)注出來。
如上圖所示,明確地指出,V2版本把C12改成10uF,以便萬一出問題,容易追溯。
12、懸空引腳
懸空引腳也要畫上X。
13、可擴(kuò)展性
很多時(shí)候,需求是不斷變化的。如果僅僅針對(duì)當(dāng)前需求來設(shè)計(jì),一旦將來有改動(dòng),又要重新打板。
所以,很有必要增加一些預(yù)留的引腳、電路,以便快速驗(yàn)證整板的功能是否滿足新需求。如下圖所示,預(yù)留了一些IO口。
14、防呆
有一些接口是不防呆的,也就是存在兩種或多種接法。
如上圖所示,4P杜邦線(合在一起,沒有分開的),有兩種接法:
紅黑白黃;
黃白黑紅。
然后,該座子在原理圖上是上圖所示的定義,那么會(huì)有一種接法導(dǎo)致電源接反,可能會(huì)燒壞元件。
如果原理圖是設(shè)計(jì)成這樣,則不會(huì)燒壞元件,因?yàn)?.3V電源也就加在GPIO口上而已。
要做防呆,可以使用防呆的座子,如:USB座、航空接口等。
也有另一種方法,對(duì)稱設(shè)計(jì)法。
如上圖所示,引腳的排列是對(duì)稱的,也就是無論怎么接,都是沒問題的,只是成本會(huì)有所增加。
還有一種方法適用于直流電源的接口,一般是門禁系統(tǒng)用的多。
如上圖所示,增加一個(gè)整流橋,不管+13.4V和PGND怎么接,在1、3引腳上都能產(chǎn)生正確的+12V和GND。
當(dāng)然,這種方法也要考慮成本和功耗等。
15、信號(hào)的流向
一些模擬電路,需要標(biāo)明信號(hào)的流向。
如上圖所示,標(biāo)明了定向耦合器中的信號(hào)流向。
16、PCB走線建議
如果PCB不是你畫的話,可以在原理圖上標(biāo)明PCB的走線規(guī)則或者建議。
如上圖所示,標(biāo)明了一對(duì)差分線在PCB上的處理方法。
17、不使用\表示取反
一旦用了“\”,就有可能被wire擋住,然后看不到,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)可能連接不正確。
可以考慮用“#”來表示取反。
1、分模塊
如上圖所示,用線把整張?jiān)韴D劃分好區(qū)域,和各個(gè)區(qū)域?qū)懮瞎δ苷f明,如:電源、STM32等。
這樣讓人更清晰、更快速地理解整個(gè)原理圖,調(diào)試、維修的時(shí)候也很容易根據(jù)問題來查找電路。
2、標(biāo)注關(guān)鍵參數(shù)
如上圖,標(biāo)注了最大輸出電流,這樣可以方便別人修改電路的時(shí)候,知道電源能不能帶得起負(fù)載。
也可以寫其它參數(shù),如:輸入電壓范圍,適用的溫度范圍,甚至是數(shù)字電路中的真值表等。
3、電阻/電容/電感/磁珠的注釋
(1)電阻
如上圖所示,每個(gè)電阻都寫上阻值、精度。針對(duì)大功率電阻,也可以寫上功率,要視具體情況靈活變通。
一般對(duì)于開關(guān)電源上的采樣電阻以及運(yùn)放電路上的電阻得用1%精度,上下拉電阻可以使用5%精度。
注意:這里的阻值不建議寫成102,要直接寫成1K。盡量不要讓別人去做這個(gè)換算,或者人家也不會(huì)算。
(2)電容
如上圖所示,每個(gè)電容都寫上了容值和耐壓。針對(duì)高精度電容,也可以寫上精度,或者是材質(zhì)。
如:瓷片電容的材質(zhì)有X7R、Y5V、NP0等。
注意:這里的容值不建議寫成105,要直接寫成1uF。
(3)電感
如上圖所示,每個(gè)電感都寫上電感值和飽和電流。
(4)磁珠
如上圖所示,每個(gè)磁珠都寫上阻值和對(duì)應(yīng)的頻率。
(5)其它元件
其它元件也是和電阻、電容等類似,如:晶振8MHz 50ppm等,要舉一反三。
4、可維修性
如上圖所示,增加L1電感,以便維修時(shí)可以斷開,更容易排查故障。這里可以使用電感、磁珠或者0R電阻,視具體情況而定。
但是也有特殊情況,如果負(fù)載特別大,需要的串入的元件功率很大,成本增加太多,也是劃不來的,這時(shí),可以不加。
如果后面接的是QFP64封裝之類芯片,功率又比較小,可以串入元件,因?yàn)镼FP焊接不良的情況會(huì)比較多。
5、BOM表歸一化
BOM表就是物料清單,盡量讓物料的種類少一些,可以讓采購員減少工作量,也會(huì)在生產(chǎn)上減少很多問題。
這里有兩個(gè)上拉電阻,一個(gè)4.7K,一個(gè)10K,如果這個(gè)阻值影響不大的話,可以把它們都合并為10K。
去耦電容也是雷同的操作,要舉一反三。
6、電源和地的符號(hào)
如上圖所示。對(duì)于雙電源系統(tǒng)來說,要在電源符號(hào)上寫上正負(fù)號(hào),單電源系統(tǒng)可以只寫正號(hào)。
但是千萬不要用VCC,不然別人看的時(shí)候還要觀察一下是幾V供電的。
如上圖所示,只有一個(gè)地平面,則用GND。有數(shù)字地和模擬地,則用AGND、DGND。
也有一些系統(tǒng)還有視頻地、音頻地等,也要用不同的符號(hào)。
注意:不要把GND這些網(wǎng)絡(luò)名給隱藏掉了,會(huì)容易出問題。
7、測試點(diǎn)
如上圖所示,增加了測試點(diǎn)。測試點(diǎn)也就是一個(gè)圓形的pad,裸銅的。
在一些QFP、BGA、QFN封裝的芯片,有的引腳很難用示波器測量,這時(shí)可以增加測試點(diǎn),方便操作。
8、網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)
如上圖所示,PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。這里的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)增加OLED前綴,以減少網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的沖突,也增加了可讀性。同理,接溫度傳感器的網(wǎng)絡(luò)可以寫DS18B20_DATA,網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)上增加了元件名。其它的芯片也是一樣的操作。
所有的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)均使用大寫字母。
9、容錯(cuò)性/兼容性
在設(shè)計(jì)初期或是不經(jīng)意,或是工期太趕,就沒有那么多時(shí)間去研究電路上的接法是否正確。
這時(shí)可以使用一些預(yù)留的電路,來提高整板的容錯(cuò)性。
如上圖所示,假設(shè)工程師還不確定是RX對(duì)TX還是RX對(duì)TX時(shí),可以使用四個(gè)電阻來實(shí)現(xiàn)這兩種接法。(NC為不接)
焊上R11和R14,不焊R12和R13時(shí),是RX對(duì)RX,TX對(duì)TX的接法。
不焊R11和R14,焊上R12和R13時(shí),是RX對(duì)TX,TX對(duì)RX的接法。
當(dāng)調(diào)試通過后,再把這四個(gè)電阻去掉,并連上正確的接法。這樣既能保證工期,又不會(huì)出錯(cuò)。
如果一個(gè)板子,不太確定用STM32的F103還是F407,此時(shí),可以做成兼容設(shè)計(jì)。
如上圖所示,圓圈中可放置0R電阻,使用F103時(shí),把0R焊上,電容不焊。使用F407時(shí),把電容焊上,0R不焊。
當(dāng)然,也可以預(yù)留其它電路,要舉一反三。
10、NC、NF
原理圖上常常出現(xiàn)NC和NF兩種字符,如下圖所示,是不接、不焊的意思。
NC=Not connect 不接。
NF=Not Fix 不安裝。
當(dāng)然,NC也可以表示為normal close常閉,在繼電器、接觸器上用的多。
要視具體情況來辨認(rèn)。
11、版本變更
很多時(shí)候一個(gè)電路不是一版就成功的。它會(huì)經(jīng)歷很多版本,每個(gè)版本都有變更的地方。這時(shí)要明確地標(biāo)注出來。
如上圖所示,明確地指出,V2版本把C12改成10uF,以便萬一出問題,容易追溯。
12、懸空引腳
懸空引腳也要畫上X。
13、可擴(kuò)展性
很多時(shí)候,需求是不斷變化的。如果僅僅針對(duì)當(dāng)前需求來設(shè)計(jì),一旦將來有改動(dòng),又要重新打板。
所以,很有必要增加一些預(yù)留的引腳、電路,以便快速驗(yàn)證整板的功能是否滿足新需求。如下圖所示,預(yù)留了一些IO口。
14、防呆
有一些接口是不防呆的,也就是存在兩種或多種接法。
如上圖所示,4P杜邦線(合在一起,沒有分開的),有兩種接法:
紅黑白黃;
黃白黑紅。
然后,該座子在原理圖上是上圖所示的定義,那么會(huì)有一種接法導(dǎo)致電源接反,可能會(huì)燒壞元件。
如果原理圖是設(shè)計(jì)成這樣,則不會(huì)燒壞元件,因?yàn)?.3V電源也就加在GPIO口上而已。
要做防呆,可以使用防呆的座子,如:USB座、航空接口等。
也有另一種方法,對(duì)稱設(shè)計(jì)法。
如上圖所示,引腳的排列是對(duì)稱的,也就是無論怎么接,都是沒問題的,只是成本會(huì)有所增加。
還有一種方法適用于直流電源的接口,一般是門禁系統(tǒng)用的多。
如上圖所示,增加一個(gè)整流橋,不管+13.4V和PGND怎么接,在1、3引腳上都能產(chǎn)生正確的+12V和GND。
當(dāng)然,這種方法也要考慮成本和功耗等。
15、信號(hào)的流向
一些模擬電路,需要標(biāo)明信號(hào)的流向。
如上圖所示,標(biāo)明了定向耦合器中的信號(hào)流向。
16、PCB走線建議
如果PCB不是你畫的話,可以在原理圖上標(biāo)明PCB的走線規(guī)則或者建議。
如上圖所示,標(biāo)明了一對(duì)差分線在PCB上的處理方法。
17、不使用\表示取反
一旦用了“\”,就有可能被wire擋住,然后看不到,從而導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)可能連接不正確。
可以考慮用“#”來表示取反。
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