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原理图,顾名思义就是表示电路板上各器件之间连接原理的图表。在方案开发等正向研究中,原理图的作用是非常重要的,而对原理图的把关也关乎整个项目的质量甚至生命。 展开全文
原理图,顾名思义就是表示电路板上各器件之间连接原理的图表。在方案开发等正向研究中,原理图的作用是非常重要的,而对原理图的把关也关乎整个项目的质量甚至生命。
信息
定    义
机械制图
分    类
机械工程
中文名
原理图
外文名
Schematic diagram
原理图原理图的概念
由原理图延伸下去会涉及到PCB layout,也就是PCB布线,当然这种布线是基于原理图来做成的,通过对原理图的分析以及电路板其他条件的限制,设计者得以确定器件的位置以及电路板的层数等。而反向研究领域则正好相反,反向研究机构在帮助客户进行反向研究的工作中,一般是先通过扫描,描线等方式将PCB文件完美克隆出来,将电路板上面的线路进行清晰准确的描绘,然后根据所描绘的脚位连接关系反推出电路板的原理图从而对设计者的设计思路加以学习运用或者在没有原始原理图的情况下通过这种方式进行电路板的维修等工作。
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  • 200个常用电路原理图

    2020-07-30 23:32:08
    200个常用电路原理图
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  • 电路知识--认识原理图(一)

    万次阅读 多人点赞 2018-05-30 19:02:22
    开源硬件,一个很重要的的一点就是有开放的原理图,通过原理图,我们可以了解一个模块的输入输出,以及使用的芯片类型从而知道使用方法等几乎一切信息。原理图上有很多信息,到底怎么看呢?下面先上一副Arduino UNO ...

    开源硬件,一个很重要的的一点就是有开放的原理图,通过原理图,我们可以了解一个模块的输入输出,以及使用的芯片类型从而知道使用方法等几乎一切信息。


    原理图上有很多信息,到底怎么看呢?下面先上一副Arduino UNO R3的原理图,且听我慢慢解析如何识别原理图。


    看懂原理图说简单也简单,说复杂也复杂。现在我先把这个问题分解下到以下几个方面。


    1、认识元件。

    2、看清走线。

    3、弄清原理。


    以上1、2、3从易到难。第三点最难需要大量的电路知识。现在就先看第一点吧。


    一、认识元件


    1、电阻。

    在原理图上,电阻有很多种,一般原理图电阻上会用R表示。请看下图:



    2、电容。

    电容分为普通的固定电容,以及带正负极性的电解电容以及钽电容。还有收音机里常用的可变电容。一般原理图上会用C表示。




    3、二极管。

    普通二极管具有单向导电性即从正到负相当于导线(实际具有大概0.6V结电压),发光二极管除了普通二极管的特性还可以发光,稳压二极管是利用了二极管的雪崩效应,算是一种比较特殊的用法。光电二极管就是一般我们说的光敏电阻,在有光的情况,表现出来的电阻很小,没光的时候电阻很大。一般原理图上会用D表示。



    4、三极管

    三级管常见的有两种,一个是NPN型,一个是PNP型。他们的电路符号分别如下图。一般原理图上会用Q表示。


    5、按键

    按钮现在原理图什么样子的都很多,基本上长的像按钮都可以,一般原理图上会用如KEY或者BUTTON字样表示。


    6、电池

    电池一般表示的是纽扣电池或者干电池。一般原理图上会用B表示。

    7、电感

    将一段导线绕成螺旋形状,就做成了一个简单的电感元件.下面是一些常见的电感图形.最后一个是带抽头的电感,如果电感有磁芯,磁芯是不完全闭合的,这与变压器不同.黑色那种是国外的画法,比较少见.实心线代表有磁芯,并且磁芯是导电的如硅钢片、纯铁等,虚线则为电阻率很大的如铁氧体等。电感在电路一遍用L表示。



    8、开关。

    下图就是开关的原理图。开关有常闭和常闭两种,常开的意思是不操作的时候为开路(断路),常闭则相反,不操作的时候是闭路(导通)。



    9、接插件。

    常见的接插件有排针,排座,接线柱等,其表现方式差不多。如下图就是Arduino UNO 上的ISCP接口的原理图,他表示一个3*2的插针。

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  • 原理图基础知识

    千次阅读 2020-09-14 09:16:35
    1、原理图 原理图的实质就是电路板的模拟电路设计图,反应的是电路板上各个元器件之间的物理接线关系、电子元器件的电气特性等。一般情况下,我们不会直接将电路板上的模拟电路设计图全部绘制在一起,这样的话,...

    1、原理图

    原理图的实质就是电路板的模拟电路设计图,反应的是电路板上各个元器件之间的物理接线关系、电子元器件的电气特性等。一般情况下,我们不会直接将电路板上的模拟电路设计图全部绘制在一起,这样的话,如果电路板过于复杂的话,整个原理图就会显得十分拥挤,不容易识别、分析,因此,我们可以将单独的元器件分离开来,作为一个单独的小模块,绘制在原理图上,这样我们就可以单独分析单个模块功能。

    2、网络标号

    上述情况下,如果将模块从整个原理图结构中分开,但是又不破坏整个原理图的完整性,就需要使用网络标号。网络标号的实质就是一串字符串,而他的特性就是只要这一串字符串一致,那么就表示这两个地方在电气特性上是直连的。

    网络标号的命名规则是见名知意,比如Ffid_nCS表示RFID射频模块的CS片选信号。

    3、网络标号边上的尖括号

    一般在原理图上都会出现这样的尖括号:

    这个一般是在原理图中表示跨页输入输出。因为原理图一般在设计的时候,会根据开发板上的功能,进行模块细分:控制、audio、camera、memory、RF等,但是这些是能在一张A4纸上全部显示的(原理图1页设计一般都是在A4大小左右),这就需要跨页,而这种尖括号就是表示跨页输入和输出:箭头指向网络标号表示输入到网络标号,箭头指向标号另一侧表示从网络标号输出

    4、I/O引脚

    关于芯片中IO引脚功能设置主要分以下四种:上拉、下拉、推挽输出、开漏输出,主要区别如下:

    (1)上下拉

    主要指的是在引脚内部存在上拉/下拉电阻,避免做输入悬空时无法确定电平状态出错

    (2)开漏输出

    本质就是在芯片内部,给IO引脚提供了一个三极管或者MOS管。一般在硬件电路中都是使用高低电平代表逻辑1、0,但是有时候高低电平只是一个统称,具体多高的电平算是高电平,多低的电平是低电平并不是固定的,那么有了开漏输出之后就可以通过外加上拉电阻实现,具体原理结构如下:

    悬空时,整个电路处于断路,检测到的信号必定是高电平,而且实际高电平值受上拉电阻控制,当三极管导通,此时外设检测到的电信号必定是低电平。

    (3)推挽输出

    推挽输出是让整个引脚输出的电信号是确定的,具体原理结构如下:

    不论哪一个三极管断路,这个引脚输出的信号必定是确定的。

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  • 【AD】Altium Designer 原理图的绘制

    万次阅读 多人点赞 2019-02-10 16:50:38
    原理图设置基础 原理图的设置 在原理图的绘制过程中,各个元件的大小是不能调整的。如果原理图纸张放不下,需要对图纸进行设置:设计->文档选项,右键->选项->文档选项。 同时,在原理图...

    软件版本:Altium Designer 14

     

    原理图设置基础

    原理图的设置

    在原理图的绘制过程中,各个元件的大小是不能调整的。如果原理图纸张放不下,需要对图纸进行设置:设计->文档选项,右键->选项->文档选项。

    同时,在原理图的绘制过程中,为了效率和正确性,往往与环境参数的设置有关。设置原理图工作环境:工具->设置原理图参数,右键->选项->设置原理图参数。

    在弹出的窗口中,可以进行常规设置、图形编辑、鼠标滚轮设置、编译器、自动获得焦点、库扩充方式、栅格、断开连线、默认单位、默认图元、端口操作选项卡可以进行设置。

    加载元件库

    在进行原理图的绘制,首先需要在图纸上放置需要的元件符号。Altium Designer的元件库中能够找到一般常用的电子元件,用户只需要在元件库中查找到所需的元件符号,并放置在图纸的适当位置即可。

    元件库的后缀名有哪些,区别是什么?

    在Altium Designer中经常遇到的后缀是.SCHLIB,.PCBLIB,.INTLIB三种。

    其中,.SCHLIB为原理图中的电子元件,.PCBLIB为PCB图中的电子元件,.INTLIB整合了两者并将它们相对应起来。

    怎么打开“库”面板呢?

    只需要将光标箭头放置在工作窗口右侧“库”标签上,就会自动弹出“库”面板。如果在工作窗口右侧没有“库”标签,单击底部面板控制栏中的“System”,选中“库...”,就会自动弹出“库”面板。

    默认Altium Designer已经加载了两个元件库,如果其中没有自己想要的元件,就需要加载元件库。

    加载元件库的方法:库”面板->Libraries,在弹出的窗口直接操作就行了。

    放置元件

    Altium Designer原理图的绘制主要是有两个要素:元素符号和线路连接。绘制原理图的主要操作就是将元件符号放置在原理图图纸上,然后用线将元件符号中的引脚连接起来,建立正确的电气连接。

    首先,Altium Designer提供了强大的元件搜索能力:“库”面板->Search,弹出搜索库的对话框。

    该查找元件功能,可以在范围中选择Components(元件)、Protel Footprints(PCB封装)、3D Models(3D模型)和Database Components(数据库元件)四种查找类型。

    在元件库中找到了元件之后,就可以在原理图中放置该元件了。操作也十分简单:在“库”面板上选中元件,直接拖动到想要的位置,松开鼠标即可。

    移动/旋转元件

    当想要移动或者旋转元件,首先就要先选中电气节点。在Altium Designer中选中电气节点的方式是:将光标指向需要移动的元件(不需要点击),按住鼠标左键不放,此时光标会移动到元件的电气节点上,之后就可以进行移动和旋转操作了。

    • 移动:选中元件的电气节点,按住鼠标左键不放,拖动元件到指定的位置,释放鼠标左键;
    • 旋转:选中元件的电气节点,按住鼠标左键不放,在键盘上点击功能键,实现旋转的操作,释放鼠标左键。
    旋转功能键
    功能键名称 描述
    space键 逆时针旋转90°
    shift+space键 顺时针旋转90°
    x键 左右对调
    y键 上下对调

    设置元件属性

    在原理图上放置的所有原件都具有自身的特定属性,每放置好一个元件之后,应该对其的属性进行正确的设置。元件属性设置具体包含元件的基本属性设置、元件的扩展属性设置、元件的模型设置、元件引脚编号等。比如说:电容的大小,电阻的大小等等。

    怎么来进行元件属性的设置呢?双击需要修改的元件

    例如:放置一个电阻元件,设置它的属性(电阻的编号和电阻值):

     

    原理图的绘制

    在图纸上放置好电路设计需要的各种元件并对它们的属性进行设置之后,就可以根据电路的具体要求,将各个元件连接起来,以建立并实现电路的实际连通性。这里的连通,指的是具有电气意义的连接,即电气连接。

    电气连接有两种实现方式:一种是“物理连接”,即直接使用导线将各个元件连接起来;另一种是“逻辑连接”,即不需要实际的连线操作,而是通过设置网络标号使元件之间具有电气连接关系。

    原理图连接工具

    Altium Designer提供了三种对原理图进行连接操作的方法:放置菜单栏下的命令、布线工具栏、快捷键。

    放置导线

    导线是电气连接中最基本的组成单位,放置导线的方法:放置->线,布线工具栏按钮。

    如果要连接的两个引脚不在同一水平线或者同一垂直线上,则需要在放置导线的过程中点击确定导线的拐弯位置。同时,导线的拐弯模式也可以分成三种:直角、45°角、任意角度。可以通过shift+space键来进行相互之间的切换。

    放置总线

    总线是一组具有相同性质的并行信号线的组合,如数据总线、地址总线、控制总线等的组合。在大规模的原理图的设计,尤其是数字电路的设计中,如果只用导线来完成各元件之间的电气连接,那么整个原理图的连线就会变得杂乱和繁琐。而总线的使用就会大大简化原理图的连线操作。

    放置总线的方法:放置->总线,布线工具栏按钮。

    总线入口是单一导线和总线的连接线。使用总线入口把总线和具有电气特性的导线连接起来,可以使电路图更加美观、清晰。与总线一样,总线入口也不具有任何电气连接的意义,而且它的存在也不是必须的。即使不通过总线入口,直接把导线与总线连接也是正确的。

    放置总线入口的方法:放置->总线入口,布线工具栏按钮。

    放置手工接点

    在Altium Designer中,默认情况下,导线会在T形交叉点处自动放置电气节点,表示所画线路在电气意义上是连接的。但是在其他的情况下,如十字交叉点处,由于系统无法判断导线是否连接,就不会放置电气节点。如果导线是互相连接的,就需要自己手动放置电气节点。

    放置手工接点的方法:放置->手工接点。

    放置电源和接地符号

    电源和接地符号是电路原理图中必不可少的组成部分。

    放置电源和接地的方法:布线工具栏按钮。

    放置网络标签

    元件之间的电气连接除了直接使用导线之外,还可以用相同的网络标号来完成。

    放置网络标签的方法:放置->网络标签,布线工具栏按钮。

    放置离图连接

    在原理图编辑环境中,离图连接的作用其实和网络标签是一样的,不同的是,网络标签使用在同一张原理图中,而离图连接用在同一工程文件下不同的原理图。

    放置离图连接的方法:放置->离图连接。

    使用绘图工具绘图

    在原理图编辑环境中,与布线工具栏相对应的,还有一个实用工具栏,用于在原理图中绘制各种标注信息,使电路原理图更清晰,数据更完整,可读性更强。

    该实用工具栏中的各种图元均不具有电气连接特性,不会被添加到网络表数据中。

    使用绘图工具绘图的方法:放置->绘图工具,实用工具栏按钮。

     

    原理图的后续处理

    网络表

    在由原理图生成的各种报表中,网络表是最为重要的。所谓网络,指的是彼此连接在一起的一组元件引脚,一个电路实际上就是由若干个网络组成的。而网络表就是对电路或者电路原理图的一个完整描述,描述的内容包括两个方面:

    • 电路原理图中的所有元件的信息(包括元件标识、元件引脚、PCB封装形式等等);
    • 网络的连接信息(包括网络名称、网络节点等)。

    这些都是进行PCB布线、设计PCB印刷电路板不可缺少的依据。

    具体来说,网络表包括两种:一是基于单个原理图文件的网络表,另一个是基于整个项目的网络表。

    网络表的选项设置

    工程->工程参数->Options,打开选项卡:

    在里面可以设置各种报表(包括网络表)地输出路径,默认是当前文件夹下。

    创建网络表

    由于网络表有两种形式,因此在创建上也是有所不同:

    • 基于单个原理图文件的网络表:设计->工程的网络表->PCAD;
    • 基于整个项目的网络表:设计->文件的网络表->PCAD。

    到网络表的输出路径中,会发现网络表文件。网络表的默认后缀名为.NET,它是一个简单的ASCII码文本文件,由多行文本组成。内容分成两大部分:一部分是元件的信息,一部分是网络信息。

    元件信息由若干小段组成,每一个元件的信息为一小段,用大括号分割开来。而每一个元件由元件封装、元件标识、元件管脚等组成。比如:

    红色框出来的部分从上到下,从左到右依次为:元件封装、元件标识、元件管脚。

    网络信息由若干小段组成,每一个网络的信息为一小段,用大括号分割开来。而每一个网络由网络名称和网络中具有电气连接关系的元件引脚等组成。

     

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  • 原理图设计规范

    千次阅读 2019-06-06 08:27:47
    不光是代码有可读性的说法,原理图也有。很多时候原理图不仅仅是给自己看的,也会给其它人看,如果可读性差,会带来一系列沟通问题。所以,要养成良好习惯,做个规范的原理图。此外,一个优秀的原理图,还会考虑可...

           不光是代码有可读性的说法,原理图也有。很多时候原理图不仅仅是给自己看的,也会给其它人看,如果可读性差,会带来一系列沟通问题。所以,要养成良好习惯,做个规范的原理图。此外,一个优秀的原理图,还会考虑可测试性、可维修性、BOM表归一化等。

    一、分模块。

    如上图所示,用线把整张原理图划分好区域,和各个区域写上功能说明,如:电源、STM32等。

    这样让人更清晰、更快速地理解整个原理图,调试、维修的时候也很容易根据问题来查找电路。

    二、标注关键参数。

    如上图,标注了最大输出电流,这样可以方便别人修改电路的时候,知道电源能不能带得起负载。

    也可以写其它参数,如:输入电压范围,适用的温度范围,甚至是数字电路中的真值表等。

    三、电阻、电容、电感、磁珠的注释。

    1、电阻。

    如上图所示,每个电阻都写上阻值、精度。针对大功率电阻,也可以写上功率,要视具体情况灵活变通。

    一般对于开关电源上的采样电阻以及运放电路上的电阻得用1%精度,上下拉电阻可以使用5%精度。

    注意:这里的阻值不建议写成102,要直接写成1K。尽量不要让别人去做这个换算,或者人家也不会算。

    2、电容。

    如上图所示,每个电容都写上了容值和耐压。针对高精度电容,也可以写上精度,或者是材质。

    如:瓷片电容的材质有X7R、Y5V、NP0等。

    注意:这里的容值不建议写成105,要直接写成1uF。

    3、电感。

    如上图所示,每个电感都写上电感值和饱和电流。

    4、磁珠。

    如上图所示,每个磁珠都写上阻值和对应的频率。

    5、其它元件。

    其它元件也是和电阻、电容等类似,如:晶振8MHz 50ppm等,要举一反三。

    四、可维修性。

    如上图所示,增加L1电感,以便维修时可以断开,更容易排查故障。这里可以使用电感、磁珠或者0R电阻,视具体情况而定。

    但是也有特殊情况,如果负载特别大,需要的串入的元件功率很大,成本增加太多,也是划不来的,这时,可以不加。

    如果后面接的是QFP64封装之类芯片,功率又比较小,可以串入元件,因为QFP焊接不良的情况会比较多。

    五、BOM表归一化。

    BOM表就是物料清单,尽量让物料的种类少一些,可以让采购员减少工作量,也会在生产上减少很多问题。

    这里有两个上拉电阻,一个4.7K,一个10K,如果这个阻值影响不大的话,可以把它们都合并为10K。

    去耦电容也是雷同的操作,要举一反三。

    六、电源和地的符号。

    如上图所示。对于双电源系统来说,要在电源符号上写上正负号,单电源系统可以只写正号。

    但是千万不要用VCC,不然别人看的时候还要观察一下是几V供电的。

    如上图所示,只有一个地平面,则用GND。有数字地和模拟地,则用AGND、DGND。

    也有一些系统还有视频地、音频地等,也要用不同的符号。

    注意:不要把GND这些网络名给隐藏掉了,会容易出问题。

    七、测试点。

    如上图所示,增加了测试点。测试点也就是一个圆形的pad,裸铜的。

    在一些QFP、BGA、QFN封装的芯片,有的引脚很难用示波器测量,这时可以增加测试点,方便操作。

    八、网络标号。

    如上图所示,PC7、PC6是接OLED12864的IIC接口。这里的网络标号增加OLED前缀,以减少网络标号的冲突,也增加了可读性。同理,接温度传感器的网络可以写DS18B20_DATA,网络标号上增加了元件名。其它的芯片也是一样的操作。

    所有的网络标号均使用大写字母。

    九、容错性/兼容性。

    在设计初期或是不经意,或是工期太赶,就没有那么多时间去研究电路上的接法是否正确。

    这时可以使用一些预留的电路,来提高整板的容错性。

    如上图所示,假设工程师还不确定是RX对TX还是RX对TX时,可以使用四个电阻来实现这两种接法。(NC为不接)

    焊上R11和R14,不焊R12和R13时,是RX对RX,TX对TX的接法。

    不焊R11和R14,焊上R12和R13时,是RX对TX,TX对RX的接法。

    当调试通过后,再把这四个电阻去掉,并连上正确的接法。这样既能保证工期,又不会出错。

    如果一个板子,不太确定用STM32的F103还是F407,此时,可以做成兼容设计。

    如上图所示,圆圈中可放置0R电阻,使用F103时,把0R焊上,电容不焊。使用F407时,把电容焊上,0R不焊。

    当然,也可以预留其它电路,要举一反三。

    十、NC、NF。

    原理图上常常出现NC和NF两种字符,如下图所示,是不接、不焊的意思。

    NC=Not connect 不接。

    NF=Not Fix 不安装。

    当然,NC也可以表示为normal close常闭,在继电器、接触器上用的多。

    要视具体情况来辨认。

    十一、版本变更。

    很多时候一个电路不是一版就成功的。它会经历很多版本,每个版本都有变更的地方。这时要明确地标注出来。

    如上图所示,明确地指出,V2版本把C12改成10uF,以便万一出问题,容易追溯。

    十一、悬空引脚。

    悬空引脚也要画上X。

    十二、可扩展性。

    很多时候,需求是不断变化的。如果仅仅针对当前需求来设计,一旦将来有改动,又要重新打板。

    所以,很有必要增加一些预留的引脚、电路,以便快速验证整板的功能是否满足新需求。如下图所示,预留了一些IO口。

    十三、防呆。

    有一些接口是不防呆的,也就是存在两种或多种接法。

    如上图所示,4P杜邦线(合在一起,没有分开的),有两种接法。1、红黑白黄,2、黄白黑红。

    然后,该座子在原理图上是上图所示的定义,那么会有一种接法导致电源接反,可能会烧坏元件。

    如果原理图是设计成这样,则不会烧坏元件,因为3.3V电源也就加在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。

    也有另一种方法,对称设计法。

    如上图所示,引脚的排列是对称的,也就是无论怎么接,都是没问题的,只是成本会有所增加。

    还有一种方法适用于直流电源的接口,一般是门禁系统用的多。

    如上图所示,增加一个整流桥,不管+13.4V和PGND怎么接,在1、3引脚上都能产生正确的+12V和GND。

    当然,这种方法也要考虑成本和功耗等。

    十四、信号的流向。

    一些模拟电路,需要标明信号的流向。

    如上图所示,标明了定向耦合器中的信号流向。

    十五、PCB走线规则/建议。

    如果PCB不是你画的话,可以在原理图上标明PCB的走线规则或者建议。

    如上图所示,标明了一对差分线在PCB上的处理方法。

    十六、其它。

    关于PCB丝印的,可以参考本博客的《如何优雅地弄好PCB丝印》。

     

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    原理图也不例外,模块化后的原理图更能直观的显示其原理。文章中操作的图标是什么功能可以先看下参考文献中的博客在来看看我的这篇博客,效果会更好。 原本以为原理图多图纸很难,其实也差不多,只是多了几步罢了...
  • AD中怎样修改原理图图纸大小

    万次阅读 2019-02-22 16:25:08
    工具栏 -> Design -> Document Options -> Standard style -> A4/A3/A2…
  • Altium Designer实战教程2---stm32最小系统原理图

    万次阅读 多人点赞 2019-04-12 17:44:24
    网上AD教程看似很多,实则零散,详细地讲述PCB设计全过程操作的实用教程并不多,而且大都是旧版本的AD,所以本人写了个详尽的手把手画板教程,内容是目前的...本教程分为三篇:元件库的建立,原理图的画法,PCB...
  • ESP8266系列原理图和封装

    万次阅读 2018-04-19 09:48:30
    ESP8266系列原理图和封装
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