CAD原理(lǐ)图引脚排列如何防止PCB设计复杂化

2021-02-04

成功实现印刷電(diàn)路板设计的关键之一在于CAD原理(lǐ)图引脚排列。

示意图是基础為(wèi)整个设计; 它将与SPICE模型一起用(yòng)于電(diàn)路仿真，然后利用(yòng)其组件和网络信息来驱动電(diàn)路板的物(wù)理(lǐ)布局。该原理(lǐ)图还将用(yòng)于现场技术人员的测试，调试和工作，并用(yòng)作设计的法律文(wén)档。因此，原理(lǐ)图必须可(kě)读且功能(néng)可(kě)用(yòng)，才能(néng)满足所有(yǒu)这些要求。

通常，原理(lǐ)图无法以其创建方式使用(yòng)。这些图纸可(kě)能(néng)看起来很(hěn)完整，但是仔细检查会发现很(hěn)多(duō)问题。错误创建的符号，没有(yǒu)足够间距的引脚和不可(kě)读的字體(tǐ)只是在排列不良的原理(lǐ)图中发现的一些错误。不允许出现此类示意图问题，否则可(kě)能(néng)在以后的PCB布局，制造甚至最终系统中的電(diàn)路板部署期间导致进一步的复杂化。这里有(yǒu)一些关于在下一个PCB原理(lǐ)图捕获项目中安排数据的想法和建议，以防止此类问题的发生。

生成符号时的CAD原理(lǐ)图引脚排列

印刷電(diàn)路板原理(lǐ)图的主要目的是包含電(diàn)路板的组件和网络连接。為(wèi)此，電(diàn)路的组件信息将由原理(lǐ)图上的唯一符号表示。以下是将使用(yòng)的符号的一些示例：

两引脚无源部件，例如電(diàn)容器，電(diàn)感器和電(diàn)阻器

電(diàn)阻器网络等多(duō)部分(fēn)封装

二极管和晶體(tǐ)管

集成電(diàn)路，可(kě)以通过数千个引脚连接到大型设备

连接器，范围从单个引脚到数百个

電(diàn)池，开关，继電(diàn)器和感应装置

散热器，支架和安装孔等机械零件必须接地

原理(lǐ)图上使用(yòng)的符号类型将取决于设计的技术要求。也有(yǒu)创建这些符号的不同方法。例如，電(diàn)阻器可(kě)以用(yòng)对角線(xiàn)或简单的矩形表示。下图显示了原理(lǐ)图中使用(yòng)的许多(duō)更常见的符号。

该图显示了用(yòng)于PCB设计的一系列原理(lǐ)图符号

一些符号用(yòng)于表示整个電(diàn)子组件或仅表示部分(fēn)组件（称為(wèi)门）。例如，集成電(diàn)路可(kě)以在原理(lǐ)图上显示為(wèi)一系列单独的门，也可(kě)以显示為(wèi)一个完整的组件，以矩形形状绘制，并从中伸出多(duō)个引脚。原理(lǐ)图上的每个符号也分(fēn)配有(yǒu)一个唯一的参考标记，以同时对原理(lǐ)图和CAD数据库的用(yòng)户进行标识。该名称通常是一个数字，该数字前面是分(fēn)配的字母字符，具體(tǐ)取决于组件是什么。例如，電(diàn)容器用(yòng)“ C”表示，電(diàn)阻用(yòng)“ R”表示，集成電(diàn)路用(yòng)“ U”表示，電(diàn)感用(yòng)“ L”表示。 

符号的绘制方式对于原理(lǐ)图的成败也非常重要。原理(lǐ)图必须能(néng)够被工程师和技术人员正确阅读。同时，它还必须能(néng)够由CAD系统的人工智能(néng)正确解释。為(wèi)了满足这两个要求，在创建符号和排列引脚时使用(yòng)行业标准至关重要。标准如IEEE 315-1975和IEC 60617包含電(diàn)子符号应该是什么样子的信息，以及它们的大小(xiǎo)，字體(tǐ)和引脚间距。但是，原理(lǐ)图符号的意义不仅仅在于外观，我们接下来将详细研究这些细节。

设置原理(lǐ)图符号时的其他(tā)详细信息

原理(lǐ)图符号必须以易于阅读的方式在CAD系统中工作，并以合理(lǐ)的方式布置其引脚。此外，引脚以及符号将具有(yǒu)许多(duō)属性，以传达電(diàn)子性能(néng)和连接性。 

准确贴标签针

可(kě)以将引脚命名并分(fēn)配為(wèi)電(diàn)源或接地类型，用(yòng)于電(diàn)路仿真，原理(lǐ)图连接性和PCB布局。键入错误的引脚看上去可(kě)以接受，但在電(diàn)路仿真和原理(lǐ)图捕获期间将返回错误的指示。如果不加以纠正，这些错误的属性可(kě)能(néng)会导致電(diàn)路连接不正确并损害電(diàn)路板的性能(néng)。实际上，由于引脚类型被错误地标记為(wèi)“電(diàn)源”，实际上有(yǒu)很(hěn)多(duō)電(diàn)路板测试的例子冒出来。

交换销

可(kě)以分(fēn)配给引脚的另一个属性是与门或组件中的相似引脚交换的能(néng)力。例如，“与”门的两个输入可(kě)以互换，以提高它们在PCB布局中的布線(xiàn)能(néng)力。同样，构建為(wèi)单个门的IC符号也可(kě)以与组件中的其他(tā)相同门互换。引脚和栅极交换允许布局设计者将直接路径布線(xiàn)到零件中，而不必向下布線(xiàn)到另一层来松开连接。

在下面的图片中，您可(kě)以看到花(huā)时间创建带有(yǒu)整齐有(yǒu)序的引脚排列的原理(lǐ)图符号的结果。接下来，我们将研究一些与整个原理(lǐ)图相同的方法。

PCB设计中原理(lǐ)图符号上整齐有(yǒu)序的引脚排列

组件放置和网络连接：排列有(yǒu)序原理(lǐ)图

生成有(yǒu)序原理(lǐ)图的第一个建议是开发一个符号库，如果您还没有(yǒu)的话可(kě)以使用(yòng)。我们已经看到了使用(yòng)高质量，可(kě)用(yòng)的原理(lǐ)图符号的重要性，但是太多(duō)的设计人员不会将这项工作保存在库中供以后使用(yòng)。结果，他(tā)们最终要一遍又(yòu)一遍地重建相同的符号，这需要时间，并且会引入更多(duō)的错误机会。但是，在图书馆系统中，这些符号将节省时间并标准化未来的工作。

一旦准备好使用(yòng)这些符号，您就可(kě)以开始开发原理(lǐ)图電(diàn)路。在原理(lǐ)图捕获期间，请牢记以下一些想法：

使用(yòng)易于遵循的逻辑流程布置原理(lǐ)图電(diàn)路。

给您自己腾出空间来连接将在引脚之间穿过的网络。

另外，请确保您有(yǒu)足够的空间，以便可(kě)以轻松读取引脚号和网络名称。

不要害怕在電(diàn)路板上四处移动電(diàn)路块，以便為(wèi)新(xīn)零件和電(diàn)路网腾出空间。这里的目标是使原理(lǐ)图所有(yǒu)人都能(néng)使用(yòng)，而不是节省纸张。

请花(huā)一些时间浏览原理(lǐ)图，并确保所有(yǒu)参考标号和其他(tā)文(wén)本均可(kě)读且不会被其他(tā)原理(lǐ)图对象覆盖。

除了其電(diàn)气连接性，原理(lǐ)图还提供了有(yǒu)关電(diàn)路板法律方面的重要文(wén)档。它必须包含公司联系方式和版权信息，以及日期，部件号和修订版。许多(duō)原理(lǐ)图还将保留一节或工作表，以保留電(diàn)路板的布局和制造所需的注释和重要信息。在最终确定原理(lǐ)图并准备好进行PCB布局时，必须包括所有(yǒu)这些详细信息。

Allegro的Design Entry系统中的示意图显示了约束管理(lǐ)器

使用(yòng)原理(lǐ)图驱动PCB布局

开发有(yǒu)序原理(lǐ)图的最后一步是為(wèi)它准备设计物(wù)理(lǐ)電(diàn)路板所需的规则和信息。PCB布局受设计规则支配，这些规则指定走線(xiàn)的宽度和空间，以及紧密的组件如何放置在一起，以及许多(duō)其他(tā)设计约束。这些规则可(kě)以附加到单个组件和网络，也可(kě)以附加到组件和网络的组。通常，可(kě)以从原理(lǐ)图中添加这些规则及其分(fēn)配，以便设计工程师可(kě)以為(wèi)敏感网络分(fēn)配特定的约束。Cadence Allegro的设计输入系统就是一个很(hěn)好的例子，可(kě)以从原理(lǐ)图中访问约束管理(lǐ)器以设置这些规则和约束（如上图所示）。

接下来，将检查原理(lǐ)图以确保已准备好进行物(wù)理(lǐ)電(diàn)路板布局。首先，原理(lǐ)图中使用(yòng)的所有(yǒu)符号都将与正确的布局元件足迹相关联。然后将运行验证过程，以确保原理(lǐ)图和布局数据库之间没有(yǒu)任何错误。完成此操作后，将传输原理(lǐ)图中的连接信息，以便可(kě)以开始電(diàn)路板的物(wù)理(lǐ)布局。