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了解同质异构总线、特殊IC封装等原理图知识

Stephen Colley 2019-09-23

本文假设你具有构建原理图符号和创建基本原理图的经验。VSw电子头条

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高引脚数零件VSw电子头条

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这是我通过快速搜索KiCAD库找到的最高引脚数符号。对我来说,这太密集,完全不切实际。这种事应该有个规矩!我翻看了一堆原理图,发现我的阈值大约是100针。超过100个引脚,我总是为每个部件创建多个单元。VSw电子头条

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我通过将引脚分成功能组来分解高引脚数部分。例如,FPGA将为所有电源和接地引脚提供一个单元。另一个单元将具有与配置零件相关的所有引脚。然后,I / O引脚有多个单元。这是FPGA配置引脚的单位。VSw电子头条

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此符号可以放在原理图中任何有意义的位置。在这种情况下,配置存储器IC和用于编程和调试的JTAG连接器。在工作表上还有一些杂项。这是带电源和接地引脚的装置。VSw电子头条

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电源引脚没有太多结构。两种类型的电源引脚分为两组:一组内部电源和另一组I / O电源。其他设备具有更复杂的功率结构,并且需要更多组。该装置位于带有稳压器和电源监控电路的板上。I / O引脚分为四个单元。这是一个显示大约25%的I/O的单元。VSw电子头条

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Altera(现为Intel)器件通常具有内部互连,具有突出的行和列结构。在这一部分中,连接到行互连的I/O速度更快,连接到列的I/O速度更低。由于这是一个高速设计,我需要考虑哪些信号连接到行或列,我创建了一个帮助我进行引脚分配的符号。你可以看到这个单元都是行引脚。另外,行进一步分组在一起(行A、B、C等)。该布置指示设备内的其他定时特性。考虑将可编程设备中的I / O分组以反映特定设计中器件的功能。如果它有助于设计和理解电路,那么我可以选择额外的自定义符号工作。VSw电子头条

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层次结构VSw电子头条

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通常,大于一张的原理图可以通过两种方式组织,平面或使用层次结构。平面示意图使用直接从图纸到图纸的连接。信号通常从一张纸的侧面发出,然后出现在另一张纸的侧面。层次结构使用工作表中的分层块来表示另一个工作表。通过连接到块来完成与工作表的连接。工作表上可以有多个分层块。块和表的组织看起来很像计算机中的文件目录。通常有一个根表,它很像根目录。VSw电子头条

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层次结构用于两个主要目的。首先,它提供了原理图中的逻辑结构以及以与信号连接一致的方式在工作表之间导航的方式。其次,它允许在纸张上绘制一次电路,但通过使用引用同一张纸的多个分层块重复多次。VSw电子头条

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使用层次结构是组织设计的有效方式。对这种结构感到满意需要一些工作。然而,对我来说,它已成为必不可少的。我用得太多了,以至于在平面设计中从来没有直接使用过页到页的连接。工作表始终通过分层块连接。微妙的效果使原理图呈现出三维框图的外观。我喜欢这种记录设计的方式,并且可以快速轻松地找到它们。这是20通道高压放大器板的根表。当然,不可能看到细节。但是,也许你可以看到层次结构块看起来像一个框图。VSw电子头条

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我提供了注释,列出每个块中的电路。单击一个块可以轻松找到某些内容。不是在这里,但在其他设计中,我在根表上包含了没有电路连接的块,但引用了带有注释和图表的表。使用像这样的块就像一个带链接的目录。我注意到中间的I2C总线有三个信号:I2CSDA、I2CSCL和I2CINT。VSw电子头条

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同质异构总线VSw电子头条

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我所知道的所有原理图程序都支持将多个同样命名的网络收集到一个总线中。该术语最初来自数据总线或地址总线中的信号捆绑。在下面的示意图中,此功能将信号捆绑为名称SHDN,后跟序列号。这被称为同质总线。VSw电子头条

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原理图中间是一个带有四个信号的SPI接口:SS、SCK、SDI和SDO。它们是一个功能组,将它们组合起来并为所有这些组合使用一行和一个名称会很方便。一些原理图程序允许将信号分组为异构总线。这种类型的总线似乎没有标准名称。Altium称之为信号线束。OrCAD使用术语NetGroup。在Eagle中,所有总线都是异构的。KiCad正在开发此功能并将其称为组总线。这是在Eagle中为原理图中的四个网络创建的异构总线。VSw电子头条

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在我看来,异构总线为原理图提供了逻辑结构并减少了混乱。VSw电子头条

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特殊IC封装VSw电子头条

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机械设计师在解决与越来越小的外形和热管理相关的封装问题方面变得非常聪明。但是,他们的一些设计导致应该在原理图上显示的连接。我尝试在原理图中包含连接到网络的任何包元素。例如,用于连接器外壳的镀通安装孔或连接到GND或电源的部件上的散热片应在示意图中。以下是两个具有连接电源或GND功能的封装示例。VSw电子头条

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左边的部分有一个金属片,通常焊接到电路板顶部的铜区域以散热。右边的部分底部有一个裸露焊盘,焊接在铜区域。在这两种情况下,接头或焊盘通常在IC内部电连接。该原理图显示了如何使用右侧的封装处理电压调节器的裸露焊盘。VSw电子头条

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引脚1至5是普通引脚。我添加了引脚6来表示裸露焊盘的电气连接并将其连接到GND。我还包括6个热通孔,从顶部到底部铜区域传导热量。过孔包含在原理图中,因为它们形成电气连接。结果如下:VSw电子头条

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问题:64引脚部分何时不是64引脚部分?VSw电子头条

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答:当它是E64包时。VSw电子头条

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为这部分构建符号时,你会立即看到部件上没有接地引脚!英特尔论坛的一位评论者推测它是使用量子效应的尖端部分,不需要接地连接。不完全是。接地是部件底部的裸露焊盘。这是底部的图纸,垫子在中间。VSw电子头条

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要处理这样的部分,只需在符号中添加Pin 65即可。然后,将其连接到原理图中的GND。务必在原理图上添加注释!数据表指出,焊盘仅用于电气连接,没有热功能。PCB设计师需要知道这一点!VSw电子头条

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回到过去的原理图是手绘的,最常见的是专业制图员。他们可能会不时地休息一下,在原理图上涂一些关于激发他们想象力的东西。下面是Tektronix原理图的示例。VSw电子头条

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图片由vintageTEK提供VSw电子头条