电路原理图的基础知识

电路原理图是概念电子设计与印刷电路板组件或PCBA物理实现之间的桥梁。

 

撬棍电路

原理图有两个基本用途。首先，他们沟通设计意图。对于电气设计领域的技术人员来说，示意图应该清楚地表达设计的意图。第二，它们的存在是为了引导和驱动PCB布局。为了更好地理解原理图，您应该了解一些基本原理：组件符号，参考标志符（REFDES），网络和输出。

参考指示符（REFDES）

参考指示符是每个物理组件的唯一标识标签，并且它们就它们所引用的组件进行了大量的沟通。正确的REFDES使用告诉原理图阅读器组件的类型和每个组件的符号数。虽然有标准符号代表各种类型的电气元件，我们将在下面讨论，但并非所有的原理图都遵循所有这些标准。在每个无源元件显示为带引脚的通用盒子的情况下，参考指示符前缀可以告诉你很多关于符号所代表的组件的类型。参考标志也可作为物料清单（BOM）的链接。BOM包含PCBA设计中每个组件的部件号，并通过REFDES指示应安装该部件的位置。

参考标志符号的行业标准格式包括字母代码，表示组件类型，后跟唯一编号。

BT =电池J =连接器R = Resistor

C = CapacitorK = RelayS或SW = Switch

D =二极管L =电感器T =变压器

F = FuseP =连接器U. =集成电路

H =硬件Q =晶体管Y = Crystal

我们会注明每个组件的REFDES，因为我们在下面标识它们的符号。

组件符号

原理图中的组件符号表示将被焊接到印刷电路的物理组件电路板（PCB）在组装过程中。有时它们也可能代表PCB结构，如过孔或测试点。元件符号通常是行业标准的形状或图形，表明它们是什么类型的电气元件，尽管有时它们只是一个矩形用别针。电阻器，电容器，电感器，二极管和晶体管都有标准符号，我们将在下面简要介绍。组件符号总是有一个或多个引脚可以进行电气连接。每个原理图符号引脚都有一个与物理组件图相对应的编号。可以使用一个或多个符号来定义单个电子组件。具有多个引脚的组件通常由多个原理图符号表示，只是为了允许可读的原理图。在由多个符号定义的部件的情况下，引用同一物理组件的每个分区符号共享相同的参考指示符。

 

常用的原理图符号 

电阻器

电阻器是非常常见的电气元件。它们通常在美国显示为曲折线，但国际标准将它们显示为矩形。

电阻器的美国（顶部）和国际（底部）符号

电阻器在原理图中标识，带有以字母“R”开头的参考标志符（REFDES）。

电容器

电容器也很常见。它们显示为由间隙分开的两条线，传达它们由电介质隔开的两个带电板的基本结构。两个主电容符号是非极化和极化的。极化电容用曲线表示（表示负极）和/或加号（表示正极）。

 

电容器符号，图中显示了最左侧的非极化电容和极化电容的三种版本。

电容器在原理图中用参考标号（REFDES）标识字母“C”。

电感

电感器，如电阻器和电容器，是电路中使用的基本无源元件。电感器显示为表示其基本结构的一系列曲线。电感器最简单的构造是在一些核心材料周围缠绕线圈。

 电感符号

电感器在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母”L“开头。

二极管

二极管是仅允许电流沿一个方向流动的电气元件。例如，齐纳二极管不允许反向电流，直到二极管的反向电压达到一定的定义水平。

 二极管符号

发光二极管（LED）当电流正向流过它时会产生光。构造肖特基二极管使其工作类似于简单的二极管，但开关速度更快，正向压降更低。

 齐纳二极管符号

 肖特基二极管符号

识别二极管在原理图中带有参考标号（REFDES），以字母“D”或“Z”开头（用于齐纳斯）。“LED”有时用于发光二极管。

晶体管

晶体管就像电气开关一样，一个区域内的偏置电压或电流接通电流通过主端子。有两种基本类型的晶体管：双极结型晶体管（BJT）和场效应晶体管（FET）。简单地说，BJT是当前的 - 受控器件，流入或流出基极引脚的电流通过集电极和发射极引脚接通更大的电流。

 

BJT符号

另外，简单来说，FET是电压控制器件，栅极上有电压引脚通过漏极和源极引脚接通电流。有许多用于晶体管的图纸，表明不同数量的内部元件细节。

 

FET符号

晶体管在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母”Q“开头。“M”有时用于MOSFET器件。“T”有时会被错误地使用，应该避免使用。

可变电阻器

可变电阻器，如电位器和变阻器，是根据用户的调整改变电阻的电阻器。双端可变电阻显示为电阻，其上有一个箭头，而电位计（有三个端子）添加一个指向电阻符号侧面的箭头。

变阻器符号

 

电位计符号

电压独立电阻器或变阻器看起来类似于可变电阻器，但是在它上面有一条线而不是箭头。

压敏电阻符号

特殊电阻通常在原理图中用参考标识符（REFDES）标识以字母“R”开头，但有时会使用“VR”（用于可变电阻器或电位器）或“RV”（用于压敏电阻器）。

集成电路

集成电路是在单个封装中用半导体材料制造的整个电路。集成电路是处理器，存储器，运算放大器和电压调节器，看起来像安装在印刷电路板上的正方形或矩形。集成电路显示为盒子或盒子的集合，带有标记的引脚电源，输入和输出。

集成电路在原理图中用参考标号（REFDES）以字母“U”开头，或者有时以字母“IC”开头。

水晶/振荡器/谐振器

所有三个这些在电路中通电时提供已知的稳定频率输出。晶体，振荡器和谐振器不是一回事，具有不同的特性并需要不同的支持电路，但它们的基本目的是相似的。

 

水晶符号

晶体和振荡器在原理图中用参考标号识别（ REFDES）以字母“Y”开头。偶尔使用“X”;这个字母对于不适合其他类别的组件来说也是一个包罗万象。

数字逻辑门

有很多数字逻辑门 - 在本概述中可以详细描述。有关数字逻辑和许多不同类型逻辑门的完整说明，请参阅数字信号和门上的AAC教科书页。

 

逻辑门作为集成电路出售，因此它们在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“U”开头，或者有时是“IC”，就像其他集成电路一样。

运算放大器

运算放大器和比较器在电路中具有多种有用功能，它们在原理图中显示为横向三角形，带（a） +）和一个（ - ）输入，有时是电源和接地引脚。

 

运算放大器符号

双电源运算放大器电路（左）和单电源配置（右），电源和接地引脚指示

运算放大器和比较器在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“U”开头，或者有时是“IC”，就像其他集成电路一样。此外，运算放大器有时会使用以“OP”开头的REFDES。

连接器/接头

连接器和接头连接其他电路或电缆的地方到原理图描述的电路。连接器有多种类型和方向，它们同样用各种符号表示在原理图中。

有时，原理图符号只是简单的矩形，有时原理图符号是图纸制作的看起来像它们代表的物理连接器。

 

连接符号

连接符和标题通常在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“J”开头或字母“P”。

开关

开关通常带有一个原理图符号，表示开关类型和极数/投掷数量别针。

 

切换符号

开关在原理图中用参考标志符（REFDES）标识，以字母“SW”开头。

电池

电池显示的原理图符号有一条长线和一条短线，一起代表一个电池。实际上，大多数电池原理图符号都被绘制为两个单元格，无论电池实际包含多少单元格。

 

电池符号

电池在原理图中标识，带有参考标号（REFDES），字母“B” “。

变压器

变压器通常会显示一个符号表示变压器工作原理的符号。它看起来像两个并联的电感线圈，它们之间有一些东西，通常是一两行。

 

变压器在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“T”开头。

保险丝/PTC

保险丝或PTC （ p 效率高的设备）是电路保护装置，在发生爆炸的情况下会“大幅度地”烧坏（烧坏）或大幅增加电阻。流过它们的电流过多。=通常在原理图中显示保险丝，其符号看起来像侧面通道“S”。

 

熔丝符号

熔丝在原理图中标识并带有参考指示符（REFDES）以字母“F”开头。

PTC通常显示为一个方框，在对角线上有一条直线;相同的符号用于PTC热敏电阻。

 

PTC符号

PTC在原理图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“R”，“VR”或“PTC”开头。

非组件符号

原理图中还有其他符号表示物理组件。有些符号表示要在PCB中构建的物理结构，如测试点或安装孔。

测试点符号

其他示意符号代表电源或地面栏杆。

 

地面符号

其他原理图符号用于原理图不同页面之间的互连，标签用于标识它们所属的电网。

非组件符号通常没有参考标志。有些将有参考标志符（REFDES），以字母“TP”（测试点），“MH”（安装孔）或“X”开头（对于其他未指定的类型，所有都是通用标记）。

Nets

在原理图和印刷电路板的说法中，网是PCB接线的电气连接。网络显示为将组件符号引脚连接到其他引脚或网络的线。最佳做法是绘制原理图以标记重要的网络，以便在布局设计时可以清楚地识别它们。如果两个网络没有绘制为连接但标签相同，则它们将被原理图捕获软件视为物理连接，这样当设计导出到PCB布局工具时，它们将是相同的网络。

 

原理图的图像，两个网络未连接，但标记相同如此物理连接，在本例中为“STEPM_R_EN”

这是一个使用特殊符号的示意图捕获最佳实践当未绘制为已连接时，显示与其他页面或同一页面的部分的网络连接。这些是页内页面（页面内）或页间间（页面间）连接符号。

页间连接器

为了便于阅读，优秀的原理图尽可能避免重叠网络 - 但这并非总是可行。当两个网络连接时，大多数示意图绘制工具会添加连接点或圆。没有连接点意味着两个网络没有连接，只是相互通过。更高级的原理图绘制工具显示了一个跳线，使两个网络没有连接更加清晰。

连接网

非连接网（有线跳）

重要输出：网表和物料清单

网表

原理图最重要的输出是网表。该文件或文件集是PCB布局软件的主要输入，布局设计人员使用它来指导电路板上所有电路的布局和布线。网表格式各不相同，但通常它们以非常简单的形式指定原理图中的每个组件或符号，以及它们之间的每个连接（网络）。如果您已在原理图中命名了网络，那么这些网名将作为部件之间的连接点出现在网表中。如果您没有为网络命名，网表输出工具将为其生成一个名称。通常，网表将包含多个表：一个列出部件及其名称，一个列出网名及其名称连接等。网表也可用于包括SPICE电路仿真所需的附加信息。请参见此处的一些简单示例网表输出。

BOM（物料清单）

原理图的另一个重要输出是物料清单或物料清单。BOM输出是一个电子表格或数据库，它将原理图中的每个REFDES与物理组件和部件号相匹配。BOM输出有多种格式，具体取决于原理图和零件的复杂程度数据库是什么，你想要什么样的输出。在最简单的一端，您可能会有一个参考标志列表，每个参考标志都有一个制造商的部件号。

 

anOrCAD BOM输出的屏幕截图

更复杂的BOM将包括贵公司的内部部件号，数量在多个地方使用的零件，可用于给定零件的多个供应商零件编号等。BOM包含获取原理图并将其实际构建到装配体中所需的信息。

　　审核编辑：汤梓红