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如何避免错误生成准确完整的原理图?

Stephen Colley 2019-09-20

无论是用手工组装电路的原理图,例如在实验板上,还是用来生产印刷电路板,它都是电路物理生产中的一个重要步骤。为了防止昂贵和费时的调试、返工或修改PCB,在构建电路或启动PCB布局之前,原理图应尽可能准确和完整。aF3电子头条

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本文介绍了我多年来使用的工具和实践,以减少错误并生成准确完整的原理图。我的经验是使用较便宜或免费的原理图捕获程序。我的世界充满了OrCAD、KiCAD、Eagles和类似的工具。我不讨论高端EDA套件中未迁移到低端工具的功能。aF3电子头条

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准确的原理图从精确和完整的符号开始aF3电子头条

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无差错原理图的基础是准确的符号。精通原理图捕获软件中的符号编辑器非常重要。即使你不必亲自创建符号,也需要查看和检查符号的属性。让我们用准确完整的符号来探索。aF3电子头条

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零件的所有引脚都需要在符号中可见。如果部件上有44个引脚,则符号上应该有44个引脚。我从不使用“看不见”的引脚,如电源和接地引脚。此外,始终显示“无连接”引脚。我将讨论两种类型的“无连接”。第一种类型的“无连接”是永远不应连接的引脚。它们可能未在部件内连接,也可能被制造商用于测试。aF3电子头条

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该原理图中的U3有三个引脚(9、10、15),它们永远不会连接并始终保持“开路”状态。该特定的原理图程序允许将“未连接”类型分配给引脚作为符号的一部分。因此,这些引脚永久标记有一点“x”。我给它们提供了唯一的名称,NC1、NC2等,如原理图所示。原理图程序通常允许重复的名称,例如VCC。但是,我总是通过在基本名称NC中添加一个数字来给出No Connects唯一名称。aF3电子头条

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第二种类型的无连接是可以连接但在特定设计中不连接的引脚。例如,引脚5和6可以连接到某些东西,但在这种设计中,它们没有连接。许多原理图程序允许通过放置未连接原理图符号(通常为X)来标记未连接的引脚,作为原理图的一部分。如果程序没有未连接符号,则可以忽略打开引脚产生的任何警告或错误。 aF3电子头条

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构建精确符号的一个重要部分是为每个引脚分配正确的电气类型。这些引脚类型由ERC或电气规则检查使用,稍后将对此进行介绍。在引脚上添加类型是通过如下所示的菜单完成的。电气类型选择显示引脚的典型电气特性列表。aF3电子头条

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有时,选择正确的类型需要一点创造力。选择最接近的那个。如果没有选择是有意义的,我经常选择无源,它有效地绕过了ERC过程。并非所有程序都具有未连接类型。如果不可用,我选择一种类型,如果它连接到某个东西,可能会导致ERC错误。这取决于你设置ERC规则的方式。连接器、FPGA和微控制器是需要修改符号的部件,以便为许多引脚分配合适的电气类型,因为类型取决于设计。当信号分配给管脚时,修改管脚类型。aF3电子头条

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创建符号的最后一步是找到一个没有干扰的安静的地方,坐下来使用符号编辑器和数据表。我绕着每个部件仔细检查每个管脚的编号、名称和电气类型是否正确。确保所有引脚都在那里。最好在原理图完成时检查符号作为最终检查的一部分。在创建符号和最终检查之间花些时间可以防止重复出错。aF3电子头条

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电子规则检查 aF3电子头条

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ERC或电子规则检查是一种实用程序,它根据一组规则查找不正确的连接。通常,规则寻找不兼容类型的引脚之间的开放引脚或连接。通常,规则使用连接矩阵指定。下面是一个例子:aF3电子头条

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在矩阵中,每种类型都有一行和一列可分配给引脚由行和列的交集定义的引脚的每个组合都指定了一个规则。在这种情况下,矩阵中的绿色元素表示允许两种引脚之间的连接。W在报告中生成警告。E在报告中产生错误。始终存在具有一组通用规则的默认矩阵。但是,可能必须为你的电路更改矩阵。aF3电子头条

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ERC有局限性。所有部件上每个引脚的引脚类型必须准确且有意义。然后,规则矩阵必须对特定电路有意义。即使有限制,也可以在原理图上运行ERC!修改电路的规则矩阵并修改原理图,直到所有警告和错误消失。aF3电子头条

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如何检查网表aF3电子头条

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总是对网表进行手动扫描。关于这项检查的必要性可能存在一些分歧,但我发现通过其他检查的错误。对我来说,找到一个错误是值得的。这是按步骤分解的技术。aF3电子头条

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第1步:为所有网络分配一个有意义的名称aF3电子头条

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名称可以是简短的,仅对设计者有意义,但每个网络应具有唯一的指定名称。三到四个字母通常就足够了。如果设计者未指定名称,则原理图程序可能会也可能不会指定一个名称。这取决于网表格式。通常,为名称分配一个以N开头的数字。例如,N0001234。上面的示意图为连接到U3的每个网络都有一个设计器生成的名称。aF3电子头条

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第2步:查找网表格式aF3电子头条

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需要找到原理图程序支持的格式,便于阅读。 这些格式似乎随着时间的流逝而消失,这是一个不幸的趋势。寻找基本格式,例如Wirelist。在过去,Wirelist用于手动连接电路。这是一个简单格式的例子。aF3电子头条

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APD40是网络名称,它显示从U77引脚2到U31引脚3的连接。引脚名称为A0和CP0,依此类推。aF3电子头条

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第3步:重命名原理图软件命名的任何网络aF3电子头条

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查找并重命名由原理图软件指定名称的任何网络,而不是设计人员创建的有意义名称。在文本编辑器中打开网表并搜索相应的文本字符串或手动扫描网络连接并查找自动分配的名称。为这些网络创建有意义的名称。重新构建网表并再次搜索。继续,直到所有自动分配的名称都消失。aF3电子头条

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第4步:手动扫描网表以查找错误aF3电子头条

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这需要一些实践和耐心,但在设计中发现一个错误值得付出努力。例如,设计器将知道特定网络上的连接数。在上面的示例中,网络APD40在网络上有两个连接,所有名称为APDnn的网络都相似,每个网络都有两个连接。如果没有两个连接,则存在问题。电源和接地连接对于检查这种方式尤为重要。例如,如果你知道十个引脚由名为VCC_5V的网络供电,请在网表中查找十个连接。分配有意义的网名还有其他好处。它可以更容易地在错误报告中找到网络。它还可以更轻松地与PCB设计人员和项目中的其他人进行通信。aF3电子头条

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交叉参考检查aF3电子头条

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原理图程序将有一种方法来生成物料清单(BOM)或交叉参考报告。使用报表检查是否拼写错误、格式错误或缺少引用指示符。尽管不是绝对必要,但是顺序参考指示符没有缺失数字是一种很好的做法。这样可以保持整洁,并防止项目中的其他人想知道某个部件是否可能丢失。如果由于某种原因维护顺序编号是不可行的,则可以通过原理图或BOM中包含的注释识别跳过的参考标志符,从而最大限度地减少混淆。aF3电子头条

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额外提示:网络突出显示aF3电子头条

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网络突出显示是选择网络并使整个网络以不同的颜色或厚度显示的能力。此功能不在所有原理图程序中。突出显示应该贯穿整个设计并出现在所有工作表上。浏览整个原理图并突出显示网络是手动检查连接的好方法。它对于检查通常在多张纸上有很多连接的电源和接地网特别有用。这是前一张VCC突出显示的示意图。aF3电子头条

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