畫好原理圖的技巧
[導讀]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。一、分模塊。如上圖所示，用線把整張原理圖劃分好...
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。
一、分模塊。
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。
二、標注關鍵參數(shù)。
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。
三、電阻、電容、電感、磁珠的注釋。1、電阻。
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。2、電容。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。3、電感。如上圖所示，每個電感都寫上電感值和飽和電流。4、磁珠。如上圖所示，每個磁珠都寫上阻值和對應的頻率。5、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。
四、可維修性。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。
五、BOM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。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。
六、電源和地的符號。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。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)絡名給隱藏掉了，會容易出問題。
七、測試點。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。
八、網(wǎng)絡標號。如上圖所示，PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。這里的網(wǎng)絡標號增加OLED前綴，以減少網(wǎng)絡標號的沖突，也增加了可讀性。同理，接溫度傳感器的網(wǎng)絡可以寫DS18B20_DATA，網(wǎng)絡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)絡標號均使用大寫字母。
九、容錯性/兼容性。在設計初期或是不經(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留的電路，來提高整板的容錯性。如上圖所示，假設工程師還不確定是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，可以做成兼容設計。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，也可以預留其它電路，要舉一反三。
十、NC、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。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。
十一、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。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。
十一、懸空引腳。懸空引腳也要畫上X。
十二、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，預留了一些IO口。
十三、防呆。有一些接口是不防呆的，也就是存在兩種或多種接法。如上圖所示，4P杜邦線（合在一起，沒有分開的），有兩種接法。1、紅黑白黃，2、黃白黑紅。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致電源接反，可能會燒壞元件。如果原理圖是設計成這樣，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，對稱設計法。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。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。
十四、信號的流向。一些模擬電路，需要標明信號的流向。如上圖所示，標明了定向耦合器中的信號流向。
十五、PCB走線規(guī)則/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。如上圖所示，標明了一對差分線在PCB上的處理方法。
十六、不使用\表示取反。一旦用了\，就有可能被wire擋住，然后看不到，從而導致網(wǎng)絡可能連接不正確?？梢钥紤]用#來表示取反。
十七、其它。關于PCB絲印的，可以參考《如何優(yōu)雅地弄好PCB絲印》。
END
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一、分模塊。
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。
二、標注關鍵參數(shù)。
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。
三、電阻、電容、電感、磁珠的注釋。1、電阻。
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。2、電容。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。3、電感。如上圖所示，每個電感都寫上電感值和飽和電流。4、磁珠。如上圖所示，每個磁珠都寫上阻值和對應的頻率。5、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。
四、可維修性。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。
五、BOM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。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。
六、電源和地的符號。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。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)絡名給隱藏掉了，會容易出問題。
七、測試點。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。
八、網(wǎng)絡標號。如上圖所示，PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。這里的網(wǎng)絡標號增加OLED前綴，以減少網(wǎng)絡標號的沖突，也增加了可讀性。同理，接溫度傳感器的網(wǎng)絡可以寫DS18B20_DATA，網(wǎng)絡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)絡標號均使用大寫字母。
九、容錯性/兼容性。在設計初期或是不經(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留的電路，來提高整板的容錯性。如上圖所示，假設工程師還不確定是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，可以做成兼容設計。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，也可以預留其它電路，要舉一反三。
十、NC、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。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。
十一、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。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。
十一、懸空引腳。懸空引腳也要畫上X。
十二、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，預留了一些IO口。
十三、防呆。有一些接口是不防呆的，也就是存在兩種或多種接法。如上圖所示，4P杜邦線（合在一起，沒有分開的），有兩種接法。1、紅黑白黃，2、黃白黑紅。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致電源接反，可能會燒壞元件。如果原理圖是設計成這樣，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，對稱設計法。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。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。
十四、信號的流向。一些模擬電路，需要標明信號的流向。如上圖所示，標明了定向耦合器中的信號流向。
十五、PCB走線規(guī)則/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。如上圖所示，標明了一對差分線在PCB上的處理方法。
十六、不使用\表示取反。一旦用了\，就有可能被wire擋住，然后看不到，從而導致網(wǎng)絡可能連接不正確?？梢钥紤]用#來表示取反。
十七、其它。關于PCB絲印的，可以參考《如何優(yōu)雅地弄好PCB絲印》。
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