電路示意圖基礎(chǔ)知識(shí)介紹

每一個(gè)新的電路板設(shè)計(jì)都是從一個(gè)想法開始的。然后在規(guī)范中用文字和圖表定義這個(gè)想法。任何人都可以這么做，但下一步需要對(duì)電路示意圖有基本的了解。電路示意圖是概念電子設(shè)計(jì)與印刷電路板組件（PCBA）物理實(shí)現(xiàn)之間的橋梁。

撬棍電路

示意圖有兩個(gè)基本目的。首先，它們傳達(dá)設(shè)計(jì)意圖。對(duì)于電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，示意圖應(yīng)該清楚地表達(dá)設(shè)計(jì)的意圖。第二，它們的存在是為了指導(dǎo)和驅(qū)動(dòng)印刷電路板的布局。為了更好地理解示意圖，你應(yīng)該了解一些基本的東西：組件符號(hào)、參考標(biāo)志符（REFDES）、網(wǎng)絡(luò)和輸出。

參考標(biāo)志符（REFDES）

參考標(biāo)志符是每個(gè)物理組件的唯一標(biāo)識(shí)標(biāo)簽，它們會(huì)就它們所引用的組件進(jìn)行大量通信。正確的參考標(biāo)志符使用告訴示意圖閱讀器組件的類型和每個(gè)組件的符號(hào)數(shù)。雖然有標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)代表各種類型的電子元件，我們將在下面討論，但并非所有的示意圖都遵循所有這些標(biāo)準(zhǔn)。

在每個(gè)無源組件顯示為帶引腳的通用盒子的情況下，參考標(biāo)志前綴可以告訴你很多關(guān)于符號(hào)所代表的組件類型。參考標(biāo)志也可作為物料清單（BOM）的鏈接。BOM包含PCBA設(shè)計(jì)中每個(gè)組件的部件號(hào)，并通過參考標(biāo)志符指示應(yīng)安裝該部件的位置。參考標(biāo)志符號(hào)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)格式包括字母代碼、表示組件的類型以及一個(gè)唯一編號(hào)。

我們將在下面標(biāo)識(shí)其符號(hào)時(shí)指出每個(gè)組件的標(biāo)志符。

組件符號(hào)

示意圖中的組件符號(hào)表示在組裝過程中將焊接到印刷電路板（PCB）的物理組件。有時(shí)它們也可能代表PCB結(jié)構(gòu)，如通孔或測試點(diǎn)。元件符號(hào)通常是行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的形狀或圖形，表示它們是什么類型的電子元件，盡管有時(shí)它們只是帶有引腳的矩形。電阻器、電容器、電感器、二極管和晶體管都有標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)，將在下面簡要介紹。

元件符號(hào)總是有一個(gè)或多個(gè)引腳，可以進(jìn)行電子連接。每個(gè)示意圖符號(hào)引腳都有一個(gè)與物理組件圖相對(duì)應(yīng)的編號(hào)?？梢允褂靡粋€(gè)或多個(gè)符號(hào)來定義單個(gè)電子組件。具有許多引腳的組件通常由多個(gè)示意圖符號(hào)表示，以允許可讀的示意圖。在由多個(gè)符號(hào)定義的部分的情況下，引用相同物理組件的每個(gè)分區(qū)符號(hào)共享相同的參考指示符。

常用的示意圖符號(hào)

電阻

電阻器是非常常見的電子元件。在美國它們通常顯示為鋸齒線，但國際標(biāo)準(zhǔn)將它們顯示為矩形。

電阻器的美國（頂部）和國際（底部）符號(hào)

電阻器在示意圖中標(biāo)識(shí)，帶有以字母“R”開頭的參考標(biāo)志符（REFDES）。

電容器

電容器也很常見。它們顯示為由間隙分開的兩條線，傳達(dá)它們由電介質(zhì)隔開的兩個(gè)帶電板的基本結(jié)構(gòu)。兩個(gè)主電容符號(hào)是非極化和極化的。偏振電容器由曲線（表示負(fù)極）和/或加號(hào)（表示正極）表示。

電容器符號(hào)。所示為最左側(cè)的非極化電容器和極化電容器的三個(gè)版本。

電容器在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“C”開頭。

電感器

電阻器和電容器等電感器是電路中使用的基本無源元件。電感器顯示為表示其基本結(jié)構(gòu)的一系列曲線。電感器最簡單的結(jié)構(gòu)是在一些核心材料周圍繞一圈電線。

電感符號(hào)

電感器在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“L”開頭。

二極管

二極管是僅允許電流在一個(gè)方向上流動(dòng)的電子元件。有各種二極管類型。例如，齊納二極管不允許反向電流，直到二極管的反向電壓達(dá)到某個(gè)定義的水平。

二極管符號(hào)

當(dāng)電流正向流過時(shí)，發(fā)光二極管（LED）產(chǎn)生光。構(gòu)造肖特基二極管使其工作類似于簡單的二極管，但開關(guān)速度更快，正向壓降更低。

齊納二極管符號(hào)

肖特基二極管符號(hào)

二極管在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“D”或“Z”開頭（用于齊納斯）?！癓ED”有時(shí)用于發(fā)光二極管。

晶體管

晶體管類似于電子開關(guān)，其中一個(gè)區(qū)域中的偏置電壓或電流接通流過主端的電流。有兩種基本類型的晶體管：雙極結(jié)型晶體管（BJT）和場效應(yīng)晶體管（FET）。簡單地說，BJT是電流控制器件，其中流入或流出基極引腳的電流通過集電極和發(fā)射極引腳接通更大的電流。

BJT符號(hào)

同樣簡單地說，F(xiàn)ET是電壓控制器件，其中柵極引腳上的電壓接通通過漏極和源極引腳的電流。晶體管使用的圖紙種類繁多，顯示了不同數(shù)量的內(nèi)部元件細(xì)節(jié)。

FET符號(hào)

晶體管在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“Q”開頭?！癕”有時(shí)用于MOSFET器件?！癟”有時(shí)會(huì)被錯(cuò)誤地使用，應(yīng)該避免使用。有關(guān)BJT、FET、IGBT等的更多詳細(xì)信息，請(qǐng)查看我們的文章，特別是晶體管的 示意圖符號(hào)。

可變電阻器

可變電阻器，例如電位計(jì)和變阻器，是根據(jù)用戶的調(diào)整改變電阻的電阻器。雙端可變電阻顯示為電阻，其上有一個(gè)箭頭，而電位計(jì)（有三個(gè)端子）添加一個(gè)指向電阻符號(hào)側(cè)面的箭頭。

變阻器符號(hào)

電位計(jì)符號(hào)

與電壓相關(guān)的電阻器或變阻器看起來類似于可變電阻器，但在其上方有一條線而不是箭頭。

壓敏電阻符號(hào)

特殊電阻最常用示意圖標(biāo)識(shí)，參考標(biāo)號(hào)（REFDES）以字母“R”開頭，但有時(shí)也使用“VR”（用于可變電阻或電位計(jì)）或“RV”（用于壓敏電阻）。

集成電路

集成電路是在單個(gè)封裝中以半導(dǎo)體材料形成的整個(gè)電路。集成電路是處理器、存儲(chǔ)器、運(yùn)算放大器和電壓調(diào)節(jié)器，看起來像安裝在印刷電路板上的正方形或矩形。集成電路顯示為盒子或盒子集合，帶有電源、輸入和輸出的標(biāo)記針。

集成電路在示意圖中用參考標(biāo)志號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“U”開頭，或者有時(shí)用字母“IC”標(biāo)出。

晶體/振蕩器/諧振器

當(dāng)在電路中通電時(shí)，所有這三個(gè)都提供已知的穩(wěn)定頻率輸出。晶體、振蕩器和諧振器不是一回事，具有不同的特性并需要不同的支持電路，但它們的基本目的是相似的。

晶體符號(hào)

晶體和振蕩器在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“Y”開頭。偶爾使用“X”；對(duì)于不適合其他類別的組件，這個(gè)字母包含所有。

數(shù)字邏輯門

有許多數(shù)字邏輯門，本概述中可以詳細(xì)描述。

邏輯門作為集成電路出售，因此它們在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“U”開頭，或者有時(shí)是“IC”，就像其他集成電路一樣。

運(yùn)算放大器

運(yùn)算放大器和比較器在電路中具有各種有用的功能，它們在示意圖中顯示為橫向三角形，帶有（+）和（ - ）輸入，有時(shí)還帶有電源和接地引腳。

運(yùn)算放大器符號(hào)

雙電源運(yùn)算放大器電路（左）和單電源配置（右）表示電源和接地引腳

運(yùn)算放大器和比較器在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“U”開頭，或者有時(shí)是“IC”，就像其他集成電路一樣。此外，運(yùn)算放大器有時(shí)會(huì)使用以“OP”開頭的REFDES。

連接器/接頭

連接器和接頭是其他電路或電纜連接到示意圖所描述的電路的地方。連接器有各種各樣的類型和方向，它們同樣通過各種符號(hào)在示意圖中表示。有時(shí)，示意圖符號(hào)只是簡單的矩形，有時(shí)示意圖符號(hào)的圖形看起來就像它們所代表的物理連接器。

連接符號(hào)

連接器和接頭通常在示意圖中用參考標(biāo)志符（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“J”或字母“P”開頭。

開關(guān)

開關(guān)通常帶有一個(gè)示意圖符號(hào)，表示開關(guān)類型和極數(shù)/引腳和引腳數(shù)。

開關(guān)符號(hào)

開關(guān)在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“SW”開頭。

電池

電池顯示為具有長線和短線的示意符號(hào)，一起代表一個(gè)電池單元。在使用中，大多數(shù)電池示意圖符號(hào)被繪制為兩個(gè)單元，而不管電池實(shí)際包含多少單元。

電池符號(hào)

電池在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“B”開頭。

變壓器

變壓器通常帶有符號(hào)表示符號(hào)的符號(hào)表示變壓器的工作原理。它看起來像兩個(gè)并聯(lián)的電感線圈，它們之間有一些東西，通常是一兩條線。

變換器在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“T”開頭。

保險(xiǎn)絲/ PTC

保險(xiǎn)絲或PTC的（正溫度系數(shù)裝置）是電路保護(hù)裝置，當(dāng)電流過大時(shí)，它會(huì)燒壞或顯著增加電阻。保險(xiǎn)絲通常以示意圖顯示，其符號(hào)看起來像一個(gè)側(cè)面字母“S”。

保險(xiǎn)絲符號(hào)

保險(xiǎn)絲在示意圖中用參考標(biāo)號(hào)（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“F”開頭。PTC通常顯示為一個(gè)盒子，對(duì)角線穿過它; PTC 熱敏電阻使用相同的符號(hào)。

PTC符號(hào)

PTC在示意圖中用參考標(biāo)志符（REFDES）標(biāo)識(shí)，以字母“R”、“VR”或“PTC”開頭。

非組件符號(hào)

示意圖中還有其他符號(hào)不代表物理組件。一些符號(hào)表示要在PCB中構(gòu)建的物理結(jié)構(gòu)，例如測試點(diǎn)或安裝孔。

測試點(diǎn)符號(hào)

其他示意符號(hào)表示電源或接地 軌。

地面符號(hào)

還有其他示意性符號(hào)用于示意圖的不同頁面之間的互連，其中標(biāo)簽標(biāo)識(shí)它們所屬的電網(wǎng)。非組件符號(hào)通常沒有參考標(biāo)志符。有些將具有參考標(biāo)志符（REFDES），以字母“TP”（測試點(diǎn)），“MH”（安裝孔）或“X”（對(duì)于其他未指定類型的通用全部捕獲）開頭。

網(wǎng)

在示意圖和印刷電路板的說法中，網(wǎng)是PCB有線電子連接。網(wǎng)絡(luò)顯示為將組件符號(hào)引腳連接到其他引腳或網(wǎng)絡(luò)的線。在繪制示意圖時(shí)標(biāo)記重要的網(wǎng)絡(luò)是最佳做法，以便在布局設(shè)計(jì)時(shí)可以清楚地識(shí)別它們。如果兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有繪制為連接但具有相同的標(biāo)簽，則它們將被示意圖捕獲軟件視為物理連接，以便在將設(shè)計(jì)導(dǎo)出到PCB布局工具時(shí)它們將是相同的網(wǎng)絡(luò)。

兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)未繪制連接的示意圖的圖像，但標(biāo)記相同，所以物理連接，在這種情況下“STEPM_R_EN”

這是一種示意性捕獲最佳實(shí)踐，當(dāng)未繪制為已連接時(shí)，使用特殊符號(hào)顯示與其他頁面或同一頁面的部分的網(wǎng)絡(luò)連接。這些是頁內(nèi)（頁面內(nèi)）或頁間（頁面之間）連接符號(hào)。

頁面連接器

為了便于閱讀，優(yōu)秀的示意圖盡可能避免重疊網(wǎng)絡(luò)，但這并非總是可行。當(dāng)兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接時(shí)，大多數(shù)示意圖繪制工具會(huì)添加連接點(diǎn)或圓。沒有連接點(diǎn)意味著兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連接，只是相互通過。更高級(jí)的示意圖繪制工具顯示了一個(gè)跳線，使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有連接更加清晰。

連接網(wǎng)

非連接網(wǎng)（帶跳線）

重要輸出：網(wǎng)表和BOM

網(wǎng)表

示意圖中最重要的輸出是網(wǎng)表。該文件或文件集是PCB布局軟件的主要輸入，布局設(shè)計(jì)人員使用它來指導(dǎo)電路板上所有電路的布局和布線。網(wǎng)表格式各不相同，但通常它們以非常簡單的形式指定示意圖中的每個(gè)組件或符號(hào)，以及它們之間的每個(gè)連接（網(wǎng)絡(luò)）。如果你已在示意圖中命名了網(wǎng)絡(luò)，那么這些網(wǎng)絡(luò)名稱將作為部件之間的連接點(diǎn)顯示在網(wǎng)表中。如果你沒有為網(wǎng)絡(luò)命名，網(wǎng)表輸出工具將為其生成名稱。

通常，網(wǎng)表將包含多個(gè)表：一個(gè)列出部件及其名稱、一個(gè)列出網(wǎng)絡(luò)名稱及其連接等。網(wǎng)表也可用于包括SPICE電路仿真所需的其他信息。

BOM（物料清單）

示意圖的另一個(gè)重要輸出是物料清單或物料清單。BOM輸出是一個(gè)電子表格或數(shù)據(jù)庫，它將示意圖中的每個(gè)REFDES與物理組件和部件號(hào)相匹配。BOM輸出有多種格式，具體取決于示意圖和零件數(shù)據(jù)庫的復(fù)雜程度以及所需的輸出類型。在最簡單的一端，你可能會(huì)有一個(gè)參考標(biāo)志列表，每個(gè)參考標(biāo)志都有一個(gè)制造商的部件號(hào)。

OrCAD BOM輸出的屏幕截圖

更復(fù)雜的物料清單將包括貴公司的內(nèi)部部件號(hào)、在多個(gè)地方使用的部件數(shù)量、可用于給定部件的多個(gè)供應(yīng)商部件號(hào)等。物料清單包含獲取示意圖并將其實(shí)際構(gòu)建到其中所需的信息集會(huì)。示意圖不僅僅是這些關(guān)鍵的東西。整個(gè)行業(yè)和職業(yè)都圍繞示意圖設(shè)計(jì)和PCB組裝而建立。但是理解這五件事情將使你更好地理解最重要示意圖的基礎(chǔ)知識(shí)。