如何简单轻松地绘制原理(lǐ)图符号

2021-01-09

无论您将Altium称為(wèi)大地还是大多(duō)数PCB板上使用(yòng)的三角形符号，表示普通或收益。我个人的喜好是使用(yòng)箭头表示電(diàn)源。我从未遇到过像R1和R2这样的工程师。除非具有(yǒu)三脚，否则Altium中的可(kě)变電(diàn)阻符号R3也没有(yǒu)任何意义。或将两只脚并拢放在包装上。我还喜欢晶體(tǐ)管上的圆圈，短引脚，字母N或P以清楚地显示MOSFET的类型，以及有(yǒu)助于显示電(diàn)子管类型，可(kě)以翻转的P沟道类型的栅极引脚。这样，源就在最上面，因為(wèi)还需要更多(duō)的正功率。我非常感謝(xiè)Altium / CircuitStudio显示體(tǐ)二极管。 

在现代PCB设计中，看不见的電(diàn)源和接地引脚的问题在于，当電(diàn)源与布局封装的连接不正确时，電(diàn)路经常烧坏。我经常烧。这是一个非常严重的问题，因為(wèi)您可(kě)能(néng)具有(yǒu)多(duō)个pcb层通電(diàn)，很(hěn)难重新(xīn)制作PCB甚至重建原型。因此，我们许多(duō)人将明确绘制電(diàn)源引脚。可(kě)以通过三种方式来实现多(duō)元件封装，例如四个运算放大器（图5）。第一种方法是可(kě)以在每个组件上绘制電(diàn)源引脚。第二种方法是仅在一个组件上绘制電(diàn)源引脚。确保将所有(yǒu)未使用(yòng)的组件放在原理(lǐ)图上。第三种方法是将四通道运算放大器设计成由五个组件组成的异构封装，其中包括四个独立的运算放大器以及一个独立的電(diàn)源和接地引脚组件。这种方法的优点是可(kě)以将電(diàn)源和接地组件以及所有(yǒu)去耦電(diàn)容器放在一起。缺点是您可(kě)能(néng)忘记放置電(diàn)源和接地组件，造成的灾难是设备未通電(diàn)，而不是错误的電(diàn)源。一个技巧是使用(yòng)電(diàn)源引脚作為(wèi)第一个包装中的電(diàn)子组件，以便在放置组件时，第一个组件是電(diàn)源。在任何情况下，都应将所有(yǒu)组件放在原理(lǐ)图中，以使未使用(yòng)的组件正确偏置，以防止它们振荡。 

图5：请勿将零長(cháng)度引脚用(yòng)于電(diàn)源和接地

相反，最好在U1的每个组件上绘制電(diàn)源引脚。您也可(kě)以仅在包装的一个组件上画出電(diàn)源引脚，但要确保所有(yǒu)组件都已放置好，以免忘记连接電(diàn)源（U2）。U3封装使用(yòng)单独的“组件”来汲取功率和接地。这样做的好处是，您可(kě)以翻转运算放大器，并根据電(diàn)路需求灵活地将负引脚置于正引脚之上或之下。 

这些异质组件在Cadence的OrCAD中被发现已有(yǒu)十多(duō)年了，这种方法也可(kě)以将连接器分(fēn)解成碎片。这样做也是為(wèi)了保持原理(lǐ)图的信号流，确保每条線(xiàn)都连接到正确的连接器（图6）。现在，您可(kě)以确保原理(lǐ)图流程是从左到右，从而使其他(tā)工程师更容易理(lǐ)解，并且在5年后查看时，也将更易于理(lǐ)解。

图6：如果仅以符号形式绘制连接器，则会使原理(lǐ)图混乱（a） 

通过使用(yòng)OrCAD中的异构组件功能(néng)或Altium / CircuitStudio中的组件“模式”，您可(kě)以分(fēn)解连接器，以使原理(lǐ)图的流程更清晰，更易于理(lǐ)解（b）。 

另一个考虑因素是如何绘制复杂的组件，例如开关電(diàn)源芯片。即使将输入移至左侧，将输出移至右侧，仍然很(hěn)难理(lǐ)解该组件的工作原理(lǐ)。在这种情况下，您可(kě)以在符号框中绘制一个简单的图以指示该组件的功能(néng)。不一定是数据手册中的框图，仅是一条简单的语句，可(kě)以提醒您和其他(tā)人此组件的作用(yòng)。

原理(lǐ)图符号还有(yǒu)其他(tā)约定，它们比良好的设计原则更受青睐。我真的很(hěn)喜欢将晶體(tǐ)管围成一个圆圈。需要重申的是，半导體(tǐ)工程师绘制的晶體(tǐ)管没有(yǒu)圆圈。我认為(wèi)圈子非常有(yǒu)用(yòng)。再说一遍，我真的很(hěn)想在線(xiàn)穿过时稍作跳跃。这导致了另一个重要规则：没有(yǒu)4路节点。我已经看到了传真的原理(lǐ)图，但看不到导線(xiàn)是否只是交叉而不是连接。结果，我猜错了，这浪费了我的时间。如果所有(yǒu)原理(lǐ)图都经过跳線(xiàn)，则“无4路节点”规则不太重要。令我高兴的是，最新(xīn)版本的Altium / CircuitStudio可(kě)以显示跳線(xiàn)并自动防止生成4路节点（图7）。

图7：当線(xiàn)路之间没有(yǒu)连接时，像我这样的老人喜欢使用(yòng)跳線(xiàn)。 

应该注意的是，在原理(lǐ)图中，四向节点是禁忌的。Altium / CircuitStudio具有(yǒu)生成跳線(xiàn)的选项，并且可(kě)以通过设置走線(xiàn)偏移来消除交叉结，如该芯片的GND连接所示。请注意，与您所想的相反，库组件的左侧是输出，右侧是输入。 

我的方法是使用(yòng)左侧输入的规则来重绘组件的符号（图8）。我还使用(yòng)了单独的電(diàn)源和接地符号来减少混乱。毕竟，我们关心信号流。大多(duō)数工程师了解555计时芯片的内部功能(néng)。但是，如果您不知道，或者您认為(wèi)阅读原理(lǐ)图的人不知道，则可(kě)以在组件内部绘制部分(fēn)或全部框图。Altium / CircuitStudio允许您将图像放置在原理(lǐ)图符号上，因此我在网上找到了一个不错的555定时器框图，在进行一些细微调整后，我将其放入了原理(lǐ)图符号中。我必须遵循它们的引脚排列结构，因此原理(lǐ)图上会有(yǒu)一些跳跃（图9）。 

图8：修改图7中的555定时器，将输入置于左侧，将输出置于右侧，以使原理(lǐ)图流程更加清晰。单独的電(diàn)源和接地符号消除了走線(xiàn)的混乱。

图9：您可(kě)以在组件内部绘制框图以显示其功能(néng)。 

这可(kě)以像显示集電(diàn)极开路输出一样简单，也可(kě)以像显示开关電(diàn)源芯片的内部功能(néng)一样复杂。一些CAD软件包允许您将图像粘贴到组件符号中。

这里有(yǒu)一个关键点。您可(kě)以使用(yòng)整个原理(lǐ)图来表示组件的内部功能(néng)，或者如果您不关心组件的内部功能(néng)，则可(kě)以使原理(lǐ)图更简单。我的想法是在组件内部绘制一些内容，例如开放式收集器输出，但是保持整个原理(lǐ)图的清晰和组织化很(hěn)重要，而且人们似乎很(hěn)理(lǐ)解。

在大學(xué)里，同學(xué)经常开玩笑说功率晶體(tǐ)管应该画得更厚一些。当时我们所有(yǒu)人都在冷笑，但现在我真的很(hěn)想展示带有(yǒu)较大符号的TO-3巨型封装晶體(tǐ)管（图10）。作為(wèi)仿真工程师，必须接受重要性原则，并且更大的晶體(tǐ)管更重要，更容易绘制。 

图10：每个人都可(kě)以看到右边的晶體(tǐ)管是功率晶體(tǐ)管

原理(lǐ)图符号首选项就像音乐首选项一样，非常个性化。这是您作為(wèi)工程师的工作风格。晶體(tǐ)管上的跳線(xiàn)和圆圈之类的东西并不是很(hěn)重要，而左侧和顶部的输入，右侧和底部的输出之类的更為(wèi)重要。我们都在争论如何处理(lǐ)带有(yǒu)输入和输出的总線(xiàn)。我认為(wèi)本地符号非常重要。在線(xiàn)上有(yǒu)一个应用(yòng)筆(bǐ)记，该筆(bǐ)记指出，如果按照符号所示将其连接到地面，则有(yǒu)可(kě)能(néng)烧毁二极管。