“剛接觸KiCad的時(shí)候，繪制原理圖時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到以下ERC的錯(cuò)誤：輸入電源引腳不受任何輸出電源引腳驅(qū)動(dòng)。檢查后發(fā)現(xiàn)+5V、+3.3V明明已經(jīng)和連接器正常連接，那為什么還會(huì)報(bào)錯(cuò)呢？”

電源輸入引腳與電源輸出引腳

KiCad 的 ERC 會(huì)檢查器件引腳的電氣類型。如果某個(gè)引腳的電氣類型為“電源輸入”，然而它又沒有與任何電氣類型為“電源輸出”的引腳相連，ERC就會(huì)報(bào)錯(cuò)：輸入電源引腳不受任何輸出電源引腳驅(qū)動(dòng)。這樣的檢查是相當(dāng)必要的，因?yàn)槿魏卧O(shè)計(jì)中，忘記連接電源輸入引腳一定會(huì)造成器件工作異常。

但對(duì)于一些剛接觸KiCad的工程師，看到了ERC的報(bào)錯(cuò)卻不知道怎么修改。除了直接修改器件符號(hào)的引腳電氣類型之外，使用電源符號(hào) PWR_FLAG 是一個(gè)靈活的解決方案。

我們先來看一下 KiCad ERC 的邏輯。以下圖為例，一個(gè)非常簡單的原理圖，沒有使用PWR_FLAG：

分別查看BT1、+3.3V、LED的引腳電氣屬性：

電池BT的引腳為“電源輸出”，連接了+3.3V的“電源輸入”引腳，而LED的引腳電氣類型為“無源”。由于+3.3V的“電源輸入”引腳被BT的“電源輸出”引腳驅(qū)動(dòng)，因此ERC一切正常。

注意：在KiCad中，電源及地符號(hào)的引腳電氣屬性均為電源輸入，且引腳默認(rèn)設(shè)為“隱藏”。咋一看會(huì)覺得非常奇怪，為什么要把電源符號(hào)的引腳電氣屬性定義為“電源輸入”，而不是“電源輸出”呢？因?yàn)殡娫措m然用來給器件芯片供電，但本質(zhì)上來講這些符號(hào)所代表的電源仍然來自于“外部”，可能是一個(gè)接插件，也可能是一個(gè)LDO芯片。

以最簡單的7805芯片為例：

1、2腳為電源輸入，通常連接變壓器經(jīng)整流、濾波之后的電壓源；3腳為電源輸出，通常直接連接+5V的電源符號(hào)。3腳的“電源輸出”引腳直接驅(qū)動(dòng)+5V的“電源輸入”，合情合理。

PWR_Flag的應(yīng)用

那么問題來了，既然所有的電源符號(hào)引腳電氣屬性都為“電源輸入”，那如果“外部電源”并非來自電池等擁有“電源輸出”引腳的符號(hào)，而是來自于通用的連接器（連接器的引腳屬性通常都定義為“無源”），ERC豈不是要報(bào)錯(cuò)？

的確如此，如下圖所示，7805的引腳1、2都會(huì)出現(xiàn)“輸入電源引腳不受任何輸出電源引腳驅(qū)動(dòng)”的錯(cuò)誤。仔細(xì)想想，雖然和預(yù)期的不一致，但ERC確實(shí)也盡到了檢查的責(zé)任，因?yàn)椤半娫摧斎搿币_如果連接的不是“電源輸出”引腳（不管是漏了沒有連還是連錯(cuò)了），都可能造成芯片沒有電源的情況。

但對(duì)于通用的連接器符號(hào)而言，無法得知來自外部的信號(hào)屬性；也不太可能為不同的場(chǎng)景設(shè)計(jì)不同的連接器符號(hào)。那該怎么處理這種情況？ 這時(shí)候，就該 PWR_FLAG 符號(hào)登場(chǎng)了。 該符號(hào)與其他電源符號(hào)設(shè)計(jì)方法一致，但其引腳電氣類型被設(shè)計(jì)為“電源輸出”。這樣，就可以利用它的特殊性，在ERC不報(bào)錯(cuò)的前提下，仍保持了設(shè)計(jì)的靈活性，如下圖所示：

注意：雖然兩個(gè)PWR_FLAG 符號(hào)具有相同的值 “PWR_FLAG”，但它們并不會(huì)連接在一起，因?yàn)樗鼈冊(cè)诜胖脮r(shí)內(nèi)部分配了不同的 FLAG/NET_NAME。

如果您不想使用 KiCad 提供的符號(hào)，那么您可以輕松創(chuàng)建自己的 PWR_FLAG 符號(hào)。它只不過是一個(gè)具有“電源輸出”類型引腳的符號(hào)。此外，其位號(hào)以“#”開頭，以確保 KiCad 不會(huì)嘗試將其連接到封裝。同時(shí)勾選符號(hào)屬性中的 “定義為電源符號(hào)” ，這將確保它顯示在 “添加電源符號(hào)” (符號(hào)庫中的 Power 分類)的對(duì)話框中。

小結(jié)

KiCad中電源符號(hào)的使用方法與其他EDA軟件略有不同，但仍然同時(shí)保持了嚴(yán)謹(jǐn)與靈活性。PWR_FLAG符號(hào)的使用保證了設(shè)計(jì)邏輯貫穿始終。

審核編輯 黃宇