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电气原理图是电气工程师之间交流设计的语言,目的在于交流,传递设计中具体细节,因此它具有特殊的元素、属性和设计方法。
第一个属性是图框及标题栏。图框用于说明原理图的制图范围并给原理图划分图块,既一页纸上的分区。一般横竖分别使用字母和数字进行标识,如图1所示A、B、C…和1234…。分区便于工程师沟通图中元器件的具体位置。例如,两个工程师可以在电话里说到:“A1区域里的电感L15就是滤波电感”。标题栏用于记录绘图者的基本信息,如图1所示,自己的地址和详细信息都在第一栏中有所记录,除此之外,标题栏还记录了制图日期,公司标志、图标题、图号、版本、页码等等原理图的基本信息,用于区别各种电路图之间的关系。特别说明的是,一般公司的设计规范中对图框和标题栏都有详细的要求,需要按照公司的标准制作图框和标题栏的模板保存在软件中,方便日后使用。开始绘制电路图的第一步工作也是完成图框和标题栏的内容填写。
图1
第二个属性是元器件标识。元器件是电路中最基本的组成单元,原理图需要指明设计所使用的元器件以及元器件的具体参数。原理图中元器件是否表达清楚的唯一判断标准是:是否可以通过原理图上显示的信息唯一的确定这个元器件。
第三个属性是元器件之间的连接关系,也被叫做连接线。这个属性使用线将各个元器件管脚之间的连接关系说明。被连接线所连接的管脚表示两个管脚存在物理上的连接,是可以流通电流的、电势是相等的。这个概念很容易理解。
第四个属性是原理图功能模块的划分。许多设备的电气原理图相当复杂,为了便于工程师之间的设计和交流,通常将某一个功能模块的电路图部分使用虚线方框或者多边形进“圈占”,例如一个反相放大器就可以使用一个虚线框圈起来,说明被圈的元器件是这个功能模块下的元器件。有时候,为了便于读图和图面的美观,不单单使用虚线圈起来,还会添加不同的颜色。
第五个属性是原理图注释,是原理图中非常重要的属性。笔者个人觉着这个属性的重要性不亚于连接线和元器件。电气原理图有时候不单单要表达设计者的设计意图和设计方法,还将会成为以后加工的参考、硬件设备组装的指挥、测试环节的指导、还有设备测试、诊断的依据。诸如建筑行业中不同环节具有不同的图纸用来说明:建筑外观设计图、结构设计图、施工图等等,每一个环节都有不同的图纸进行指挥,有着专业的术语来描述特定的过程,但是电气原理图一般情况下,一张图涵盖了整个设备的所有生命周期。因此,特殊的文字注释在一张图中是非常必要的。笔者总结一下,文字注释主要有:包括工作电压、工作电流、输入结构、输入要求、输出接口、输出类型、输出信息的格式等技术指标;元器件的特殊要求,诸如元器件需要添加散热器,散热器的型号以及其他具体要求需要文字注释、有些元器件可能需要经常更换,为了便于工程师布局需要特别说明、有些元器件工作环境敏感,无法经过高温等环境,需要文字描述,防止加工过程中使用回流焊焊接等等;电气连接线一些额外属性,例如设计的RF天线的阻抗和其他性能的要求需要文字说明、有些线路需要流过较大电流需要文字说明等等;在绘图过程中,只要所有属性与一般情况下不符合的,都需要添加文字注释说明。
需要指出的是,文字说明并非越详细越好,要做到言简意赅,尽量减少文字注释,这也是文字注释的魅力所在,一定要说,但又不能说多。
第六个属性是连接符。连接符是连接线的名称,有些时候一张图不可能被密密麻麻的连接线覆盖,需要给连接线起个名字,相同的名字证明这是同一根线,不同的名字是不同的线。连接符包括三种类型,一种是网络标号,就是平常所看到的图中一条连接线上的一串字符;另一种是页间连接符,目的是声明不同页面之间的电气连接,相同名称的页间连接符说明这两条线虽然在不同页面上,但连接在一起;最后一种是叫做端口,这种连接符与页间连接符具有类似的功能,也可以当做页间连接符使用,当然这是不规范的行为,端口主要用于层次式电路设计,也就是将电路图中一个一个功能模块进行封装,将这些模块的输入输出端口使用端口连接符表示,这样在主电路中添加这个电路模块的时候,这个模块就仅仅显示一个方框和各种添加的端口连接符,其他的细节不显示。需要特别声明的是,三种连接符都有自己的“作用域”,不可跨作用域使用,否则会出现错误。页间连接符的作用域是一页,就如图1所示的一个页面以内,相同名字的连接,不同名字不连接。页间连接符的作用域是一张原理图,一张原理图包含不同的页面,相同的页间连接符表示多页之间具有联系,不同的页间连接符表示不同的页之间不存在连接。端口连接符的作用域是整个工程,一个工程包括多张原理图,每张原理图之间的连接就是使用端口连接符来实现。为了说清楚整个问题,看图2 capture中原理图的组织关系。
图2
图中工程名为test,包括两张原理图y1和y2,原理图y1中有两页page1和page2,原理图y2页也包括两页page1和page2。Y2中的page1内相互连接可以使用网络标号,Y2的page1和page2相互连接为页间连接符,y1和y2之间的连接使用端口连接符。由于各种软件对连接符的作用域限制不同,所以,三种连接符表示不同的连接的时候不要重名。一定不要重名。例如y1中page1中有名为PB2的网络名,在y2中尽量不要使用PB2的网络名,除非y2中的这条线就是和y1 page1中的这条线连在一起。如此方便原理图在各种软件平台下的导入导出。
还有两个连接符需要说明,电源和地的连接符。Capture中,电源的连接符作用域是整张电路图,也就是在y1 page1中使用了gnd,在y1 page2中也使用了gnd,但是两个gnd之间即使没有页间连接符,软件也认为两个gnd连接在一起,但是y1中的gnd和y2中的gnd如果没有端口连接符连接的话,软件并不认为二者相连。
上述内容为原理图的基本组成元素,笔者现在就总结出来这么多,如果还有其他元素和属性,还望各位同仁留下指导意见。下一篇博客将会介绍capture中原理图和PCB的交互过程。
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