原理圖是描述電路板上各個器件之間連接關系的直觀表示,就如同我們日常生活中使用的地圖,它也是后期做PCB布局和布線的基礎,因此原理圖的可讀性(對“人”的可讀性、對“CAD工具”的可讀性)在保證連接正確的前提下,做到最佳是非常重要的。
原理圖和系統(tǒng)框圖是不同的,左側是一個產品的系統(tǒng)框圖,主要展示系統(tǒng)都有哪些重要部分組成,每一個部分的核心器件是什么,同其它部分的連接是如何實現(xiàn)的;原理圖則包含了所有的器件(包括每個電阻和電容)、每個器件的每個管腳,以及這些管腳之間的連接關系等等。
此頁PPT按照順序列出了原理圖設計的大致流程,對所有的CAD工具軟件都是一樣的。
我在此強調,原理圖是用來展示各個元器件之間的連接邏輯關系的,最重要的是其可讀性 - 設計者可讀、相關的其他人員比如客戶、老板、同事等拿到這個圖紙都能看明白而且不會產生歧義;CAD軟件能夠讀懂 - 生成的Netlist能夠完全真實反應你通過原理圖要表達的連接關系,這是PCB設計的基礎。
選擇適合自己項目的圖紙大小,對于簡單的電路可以選用單頁A4、A3大小的圖紙,對于功能復雜的電路可以選擇多頁圖紙來實現(xiàn) - 頁面可以按照電路中的核心功能進行布置。
這是多數(shù)工程師忽略的,但是非常重要的信息 - 在每個CAD軟件中的頁面右下角都有一個設計者/項目相關的信息框,建議大家養(yǎng)成認真填寫的習慣,尤其是版本號,我們曾經出現(xiàn)過學員提供的用于打板的PCB文件,由于沒有版本信息,發(fā)出去的文件是糾正錯誤之前的版本,導致整個項目廢掉。
這是一個常識,要符合人的自然閱讀習慣,但很多人不太在意。
對于新的項目,尤其是剛開始的設計,在重要的信號線上放置測試點(Test Point,以TP命名)是非常必要的,待板子調試成功,最終版本的PCB上可以將臨時用的測試點去掉。測試點的選取以及在PCB的放置位置也是要注意的,不能隨意放置,放置的不對反而會影響系統(tǒng)的性能。
這是一個典型的,很多初學者效仿,但我認為是最糟糕的一種設計風格。設想一下北京市的地圖如果設計成這樣,人們還看得懂么?標錯一個信號線,容易檢查出來么?
經驗 - 超過100種元器件的電路,總能優(yōu)化掉4-5個元器件,因為很多無源器件(比如電阻、電容)的值是可以有一定變化范圍的,尤其是上拉電阻、去耦電容等,臨近的值、同樣的值不同的封裝可以統(tǒng)一起來,以降低元器件的種類,降低采購和庫存管理的成本。
復雜的電路一個頁面里放不下,那就采用層級結構來解決,認真閱讀CAD工具里關于層級結構的使用原則,確保信號的連接等不出現(xiàn)問題。更要使用ERC工具進行檢查,并通過打印的方式進行人肉檢查。
這是一個畫的很好的電路圖,非常清晰,人閱讀起來一目了然,機器生成網表也不容易出錯。
要繼續(xù)了解電路設計方面的技能點,同行業(yè)的工程師進行互動交流,可以加入我們的PCB設計群。
完成了所有的設計步驟,最后要反復檢查 - ERC是必須,輔之于基于Netlist的比對檢查確保自己的設計不存在任何風險。
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原文標題:PCB設計教程8 - 原理圖的設計及規(guī)范
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