原理(lǐ)图和网表检查以确保设计无错误

2022-04-11

原理(lǐ)图和网表检查以确保设计无错误

执行原理(lǐ)图和网表检查以检查原理(lǐ)图符号、電(diàn)气特性验证和分(fēn)析网表一致性。

PCB中的原理(lǐ)图是指简单的二维電(diàn)路设计表示，显示不同组件之间的功能(néng)和连接性。它显示了组件是如何電(diàn)气连接的。原理(lǐ)图的输出是一个网表和一个BOM。  

本文(wén)重点介绍如何进行无错误的原理(lǐ)图设计，并解释各种原理(lǐ)图、网表和 BOM 检查。 

原理(lǐ)图设计流程

 原理(lǐ)图生成包括以下步骤：

原理(lǐ)图设计流程

创建原理(lǐ)图 

在创建原理(lǐ)图时，務(wù)必确保使用(yòng)特定步骤说明電(diàn)路。 

以下是标准原理(lǐ)图指南：

页面尺寸选择：不同的设计工具提供不同的页面尺寸。通常，页面大小(xiǎo)保持為(wèi)A4。

命名和编辑原理(lǐ)图符号：将原理(lǐ)图的逻辑块命名為(wèi) A、B、C。它们可(kě)用(yòng)于标记页面。这样，页面可(kě)以按字母顺序排列并分(fēn)开。例如：

A_框图

B_電(diàn)源

可(kě)以在元件中将符号添加到引脚的不同位置。它代表了引脚的電(diàn)气信息。

网格设置：网格可(kě)以帮助您正确地指示零件，并确保网格上的组件连接牢固。

块和注释：填写所需的详细信息，例如页面大小(xiǎo)、文(wén)档和電(diàn)路的名称/功能(néng)。注释可(kě)以写在文(wén)档或原理(lǐ)图页面上。 

配置引脚属性：由于引脚具有(yǒu)多(duō)个属性，包括名称和标识符，因此可(kě)以在首选项对话框的示意图中进行配置。 

您可(kě)以利用(yòng)原理(lǐ)图库面板来创建符号。

可(kě)以使用(yòng)原理(lǐ)图库编辑器中的设计对象创建组件。它们可(kě)以从一个库复制并粘贴到另一个库或原理(lǐ)图库编辑器。

每个原理(lǐ)图检查都必须有(yǒu)正确的网络连接。

放置元件后，进行设计规则检查和网表格式验证。 

什么是示意图符号？

原理(lǐ)图符号是组件的简化表示。每个符号都包含代表其部分(fēn)或功能(néng)的图形或绘图。

電(diàn)气原理(lǐ)图的符号

它们构成典型的矩形或正方形的构建块，由任何電(diàn)气原理(lǐ)图的编号引脚和引脚名称组成。電(diàn)气元件的符号表示显示其各自的连接点。電(diàn)气设计符号的标准是ANSI 和 IEC。

原理(lǐ)图符号表示在组装过程中可(kě)以焊接到電(diàn)路板上的物(wù)理(lǐ)组件。它还可(kě)以显示 PCB 结构，例如过孔或测试点。 该符号还将与组件名称相关联，有(yǒu)时还与封装相关联。

原理(lǐ)图上的网是什么？

网络是指两个或多(duō)个互连组件之间的连接。网表传达连接信息，而其结构、复杂性和表示方式可(kě)能(néng)会有(yǒu)所不同。

网的定义

网络名称唯一标识组件之间的网络连接。

原理(lǐ)图网表

什么是原理(lǐ)图网表？

原理(lǐ)图网表是设计软件中用(yòng)于创建真实 PCB 的重要信息。它具有(yǒu)带有(yǒu)标签的网络和连接到该网络的所有(yǒu)组件的列表。它还包含有(yǒu)关组件、它们的代号、引脚编号以及连接组件中每个引脚的任何网络的名称的信息。

网表描述了原理(lǐ)图中的每个网络以及電(diàn)路板网络在组件之间建立的连接。每个電(diàn)气计算机辅助设计 (ECAD) 软件程序都用(yòng)于编写電(diàn)路板网表。您可(kě)以从您的设计中提取网表并使用(yòng)文(wén)本编辑器以 ASCII 格式查看它。

(RESET0 C49-2 R35-1 U15-10 U17-1)

这里，RESET0表示网表中的一个网络，它连接到電(diàn)容器 C49 的引脚 2 以及 R35 的引脚 1，依此类推。

PCB网表中的元件如下所示：

[

C44

C0603

100nF

]

C44 是電(diàn)容，值為(wèi) 100nF，占位面积為(wèi) 0603。

不同的原理(lǐ)图工具会有(yǒu)不同的板网和元件格式。 

网表包括什么？

网表格式在信息量方面可(kě)以有(yǒu)很(hěn)大的不同。网表中必须包含以下信息：

参考代号：这些代号/组件标识符用(yòng)于连接到网络的组件。

引脚号：网络上的每个组件都有(yǒu)一些引脚，因此引脚号将出现在网表中。

网络标签： 您在原理(lǐ)图中為(wèi)特定网络指定的名称。

完成原理(lǐ)图捕获后，可(kě)利用(yòng)网表在未布線(xiàn)的布局中创建连接線(xiàn)。

这些网被称為(wèi)老鼠巢，代表两个针之间的最短距离。

如果您不想对原理(lǐ)图进行任何进一步的更改，那么在您对電(diàn)路板进行布線(xiàn)时，设计数据将保持一致。

使用(yòng) Altium Designer 生成网表

通过从连接的铜線(xiàn)命令中选择 Design> Netlist > Create netlist，可(kě)以在 Altium Designer 上生成网表。

使用(yòng) Altium Designer 生成网表

将出现一个确认对话框，用(yòng)于创建网表。

网表的生成

点击“是”。创建一个新(xīn)的网表 并作為(wèi)活动文(wén)档自动打开。

网表文(wén)件

网表中的每个网络的名称都来自连接到布線(xiàn)铜的一个焊盘。

使用(yòng) Orcad 工具生成网表

使用(yòng) Orcad 工具生成网表遵循以下步骤：

从菜单中选择工具>创建网表。

选中 PCB 选项卡后，选中Create PCB Editor Netlist。

浏览要保存的位置。

 如果这是第一次，请选择设置。

浏览到 allegro.cfg 文(wén)件的位置。

 单击确定关闭设置。

 单击确定进行网表设计。

网表检查

网表检查是手动完成的重要设计验证步骤，它识别：

设计错误

网络标签——仔细命名网络。RESET 0 和 RESET0是相同的信号名称，不会连接，因為(wèi)前者在T 和 o之间有(yǒu)一个空格，可(kě)以称為(wèi)排版错误。

单端网络是带有(yǒu)标签但仅连接到一个引脚的网络。

在网表检查期间，原理(lǐ)图布局中的每个连接都会与网表中的每个网络进行检查。

 Altium Designer 中的原理(lǐ)图验证

在导出材料清单或网表时执行原理(lǐ)图验证。

以下是使用(yòng) Altium Designer 执行原理(lǐ)图检查的步骤：

要检查设计，请选择Project > Validate PCB Project name。

该软件检查统一数据模型和项目检查设置之间的逻辑、電(diàn)气和绘图错误。

经过验证的设计经过多(duō)次起草(cǎo)和電(diàn)气检查。

使用(yòng) Altium Designer 进行原理(lǐ)图验证

起草(cǎo)支票

验证后，您可(kě)以在错误报告选项卡中检查错误和警告，如下图所示。 

将存在与连接的网络、组件等相关的各种违规。每个违规的报告模式都可(kě)以通过单击它并在下拉列表中选择所需的值来更改為(wèi)四个值之一。

起草(cǎo)支票

Altium Designer 中的连接检查

通过选择连接矩阵选项卡来验证電(diàn)气连接。

这个矩阵提供了一个很(hěn)好的机制来建立组件引脚和网络标识符之间的连接规则。它指的是可(kě)以直接报告為(wèi)警告或错误的逻辑或電(diàn)气条件。

在验证期间解释错误

ERC 检查

执行ERC检查以抑制在原理(lǐ)图布局项目编译期间检测到的所有(yǒu)报告的電(diàn)气规则检查警告或错误违规情况。要进行 ERC 检查，您可(kě)以按照 Altium Designer 中的给定步骤进行操作：

 打开输出作业文(wén)件。

使用(yòng) Altium Designer 对原理(lǐ)图布局进行電(diàn)气检查

在验证输出下，您可(kě)以添加新(xīn)的验证。

然后从下拉列表中选择電(diàn)气规则检查。

電(diàn)气规则检查

 从获得的结果中，您可(kě)以选择原理(lǐ)图文(wén)档。

 右键单击新(xīn)添加的 ERC 条目，然后单击 C配置。

验证 – 作為(wèi)验证的一部分(fēn)，您可(kě)以在使用(yòng) ERC 输出生成器时使用(yòng)下拉列表来定义最大容许错误级别。发布流程的验证阶段使用(yòng)仅在输出作业中定义的检查，而不是项目级 ERC 检查。因此，您可(kě)以定义各种检查集，以确保设计数据的更高完整性。

抑制的错误 - 此选项报告原理(lǐ)图中的任何抑制错误。

显示列 - 您可(kě)以选择要在 ERC 报告中显示的列。选择类、文(wén)档和消息等选项。进行选择时，预览區(qū)域会更新(xīn)以显示列设置。

要了解通过布局设置、通过约束设置等

错误报告选项卡

错误报告选项卡使您能(néng)够在编译项目时為(wèi)原理(lǐ)图布局文(wén)档中存在的每个可(kě)能(néng)的违规定义报告级别。这些违规设置将与连接矩阵选项卡一起使用(yòng)，以测试源文(wén)档的违规情况。如果发现任何违规，则警告错误或致命错误将在面板中显示為(wèi)违规消息。

违规网格

该區(qū)域显示了项目源文(wén)档中存在的所有(yǒu)可(kě)能(néng)的违规行為(wèi)。这包括：

与总線(xiàn)、组件、配置约束和参数相关的违规。

每个特定的违规类型都显示有(yǒu)以下字段：

违规类型描述 - 提及违规类型的简短描述。

报告模式 - 使用(yòng)该字段指定与违反检查相关的不同级别。 

物(wù)料清单 

物(wù)料清单是创建产品所需的零件、项目、装配體(tǐ)、子装配體(tǐ)、文(wén)档和其他(tā)材料的综合列表。创建准确的 BOM 很(hěn)重要，尤其是在您处理(lǐ)装配到装配厂的工作时。

BOM 文(wén)件是通过原理(lǐ)图软件中的专用(yòng)报告生成引擎生成的。这是被称為(wèi)报告管理(lǐ)器的阶段。
在 Altium Designer 中创建 BOM

从原理(lǐ)图或 PCB 编辑器中选择Reports>Bill of Materials选项。在每种情况下，都可(kě)以轻松编译源文(wén)档，然后显示报告管理(lǐ)器对话框。

物(wù)料清单创建

该对话框显示源文(wén)档的所有(yǒu)组件的各种属性。每个文(wén)档都有(yǒu)自己的列。它只是选择要包含在生成的 BOM 报告中的数据。数据可(kě)以根据需要进行分(fēn)组和排序。它还能(néng)够包含来自项目指定 PCB 的附加数据。

材料清单所需的信息是：

每板数量

制造商(shāng)部件号 (MPN) 

不要安装零件 (DNI)

分(fēn)配给每个部分(fēn)的参考代号

供应商(shāng)名称（可(kě)选）

供应商(shāng)部件号（可(kě)选）

值（可(kě)选）

尺寸/占地面积（可(kě)选）

零件描述/规格（推荐）

制造商(shāng)名称（可(kě)选）

应针对以下内容进行 BOM 验证：

参考指示符的重复

参考代号与其提及数量的比较

制造商(shāng)零件编号重复

错误指定的参考指示符范围

零件描述与 MPN 不符

物(wù)料清单创建选择

报告管理(lǐ)器可(kě)以生成各种输出格式的最终 BOM，例如 PDF、CSV、Excel、HTML 或 XML。首选格式是 Excel 工作表。

在 ALTIUM DESIGNER 中导出 BOM

定义 BOM 的内容后，即可(kě)生成报告。

报表管理(lǐ)器的导出选项區(qū)域用(yòng)于导出此数据。

您可(kě)以导出物(wù)料清单并执行以下步骤：

您可(kě)以选择导出数据的格式并使用(yòng)文(wén)件格式下拉菜单。

.CSV（逗号分(fēn)隔）(*.CSV)

制表符分(fēn)隔的文(wén)本 (*.txt)

MS Excel(*.xls, *.xlsx) 使用(yòng) Microsoft Excel

Generic XLS（利用(yòng)内置格式文(wén)件生成器，无需安装 Microsoft Excel 即可(kě)生成此格式）

便携文(wén)件格式(* .pdf)

网页（*.htm、*.html）

XML 電(diàn)子表格(*.xml)

如果导出格式為(wèi) excel，则可(kě)以轻松地将 excel 模板应用(yòng)于导出的数据。

启用(yòng)打开导出选项以访问相关软件应用(yòng)程序中的导出文(wén)件。

启用(yòng)添加到项目 以在创建后获取生成的报告。

您可(kě)以在消息中启用(yòng)报告 BOM 违规，以便在生成期间快速检查活动 BOM。

单击导出以指定需要保存报告的位置。 

在 Altium Designer 中导出 BOM

BOM 中的常见错误

不完整的 MPN - 有(yǒu)时零件编号不完整，这可(kě)能(néng)导致為(wèi)组件选择错误的封装。

元件值错误 - 检查元件的所有(yǒu)值，尤其是電(diàn)阻器、電(diàn)容器的额定電(diàn)压、值、容差和额定功率。

组件过时 

组件缺货

对于无错误设计，生成网表和 BOM 的原理(lǐ)图是必不可(kě)少的。我们强调了在进行布局设计之前进行 ERC 网表检查和 BOM 检查的必要性。如果您对原理(lǐ)图和网表检查有(yǒu)任何疑问，请在评论部分(fēn)告诉我们。请参阅我们的 DFM 指南以了解制造方面的设计。