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畫好原理圖的技巧

單片機與嵌入式 ? 來源:單片機與嵌入式 ? 2023-01-03 11:48 ? 次閱讀

不光是代碼有可讀性的說法,原理圖也有。很多時候原理圖不僅僅是給自己看的,也會給其它人看,如果可讀性差,會帶來一系列溝通問題。所以,要養(yǎng)成良好習慣,做個規(guī)范的原理圖。此外,一個優(yōu)秀的原理圖,還會考慮可測試性、可維修性、BOM表歸一化等。

1 分模塊

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如上圖所示,用線把整張原理圖劃分好區(qū)域,和各個區(qū)域?qū)懮瞎δ苷f明,如:電源、STM32等。

這樣讓人更清晰、更快速地理解整個原理圖,調(diào)試、維修的時候也很容易根據(jù)問題來查找電路。

2標注關(guān)鍵參數(shù)

9bcff766-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

如上圖,標注了最大輸出電流,這樣可以方便別人修改電路的時候,知道電源能不能帶得起負載。

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

電阻

9bda991e-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,每個電阻都寫上阻值、精度。針對大功率電阻,也可以寫上功率,要視具體情況靈活變通。

一般對于開關(guān)電源上的采樣電阻以及運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換算,或者人家也不會算。

電容

9beb9958-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,每個電容都寫上了容值和耐壓。針對高精度電容,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。

電感

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如上圖所示,每個電感都寫上電感值和飽和電流。

磁珠

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如上圖所示,每個磁珠都寫上阻值和對應(yīng)的頻率。

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

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如上圖所示,增加L1電感,以便維修時可以斷開,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,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,因為QFP焊接不良的情況會比較多。

5BOM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,也會在生產(chǎn)上減少很多問題。

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這里有兩個上拉電阻,一個4.7K,一個10K,如果這個阻值影響不大的話,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

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如上圖所示。對于雙電源系統(tǒng)來說,要在電源符號上寫上正負號,單電源系統(tǒng)可以只寫正號。

但是千萬不要用VCC,不然別人看的時候還要觀察一下是幾V供電的。

9c30436e-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,只有一個地平面,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。

注意:不要把GND這些網(wǎng)絡(luò)名給隱藏掉了,會容易出問題。

7測試點

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如上圖所示,增加了測試點。測試點也就是一個圓形的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,這時可以增加測試點,方便操作。

8網(wǎng)絡(luò)標號

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如上圖所示,PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。這里的網(wǎng)絡(luò)標號增加OLED前綴,以減少網(wǎng)絡(luò)標號的沖突,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)標號上增加了元件名。其它的芯片也是一樣的操作。

所有的網(wǎng)絡(luò)標號均使用大寫字母。

9容錯性/兼容性

在設(shè)計初期或是不經(jīng)意,或是工期太趕,就沒有那么多時間去研究電路上的接法是否正確。

這時可以使用一些預(yù)留的電路,來提高整板的容錯性。

9c593c92-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,假設(shè)工程師還不確定是RX對TX還是RX對TX時,可以使用四個電阻來實現(xiàn)這兩種接法。(NC為不接)

焊上R11和R14,不焊R12和R13時,是RX對RX,TX對TX的接法。

不焊R11和R14,焊上R12和R13時,是RX對TX,TX對RX的接法。

當調(diào)試通過后,再把這四個電阻去掉,并連上正確的接法。這樣既能保證工期,又不會出錯。

如果一個板子,不太確定用STM32的F103還是F407,此時,可以做成兼容設(shè)計。

9c6915f4-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

如上圖所示,圓圈中可放置0R電阻,使用F103時,把0R焊上,電容不焊。使用F407時,把電容焊上,0R不焊。

當然,也可以預(yù)留其它電路,要舉一反三。

10NC、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。

9c7120f0-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

NC=Not connect 不接。

NF=Not Fix 不安裝。

當然,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。

11版本變更

很多時候一個電路不是一版就成功的。它會經(jīng)歷很多版本,每個版本都有變更的地方。這時要明確地標注出來。

9c7a8c30-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

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

9c877684-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

懸空引腳也要畫上X。

13可擴展性

很多時候,需求是不斷變化的。如果僅僅針對當前需求來設(shè)計,一旦將來有改動,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。

9c996a4c-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

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。

9cc2e750-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.png

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

9cce6e7c-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

然后,該座子在原理圖上是上圖所示的定義,那么會有一種接法導(dǎo)致電源接反,可能會燒壞元件。

9cf2f6ac-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如果原理圖是設(shè)計成這樣,則不會燒壞元件,因為3.3V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,對稱設(shè)計法。

9cfff2bc-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,引腳的排列是對稱的,也就是無論怎么接,都是沒問題的,只是成本會有所增加。

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。

9d0e65a4-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,增加一個整流橋,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。

當然,這種方法也要考慮成本和功耗等。

15信號的流向

一些模擬電路,需要標明信號的流向。

9d22a230-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,標明了定向耦合器中的信號流向。

16PCB走線建議

如果PCB不是你畫的話,可以在原理圖上標明PCB的走線規(guī)則或者建議。

9d43ce9c-8878-11ed-bfe3-dac502259ad0.jpg

如上圖所示,標明了一對差分線在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。

審核編輯:湯梓紅

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原文標題:畫好原理圖的技巧

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