电路示意图基础知识介绍

每一个新的电路板设计都是从一个想法开始的。然后在规范中用文字和图表定义这个想法。任何人都可以这么做，但下一步需要对电路示意图有基本的了解。电路示意图是概念电子设计与印刷电路板组件（PCBA）物理实现之间的桥梁。

撬棍电路

示意图有两个基本目的。首先，它们传达设计意图。对于电子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，它们的存在是为了指导和驱动印刷电路板的布局。为了更好地理解示意图，你应该了解一些基本的东西：组件符号、参考标志符（REFDES）、网络和输出。

参考标志符（REFDES）

参考标志符是每个物理组件的唯一标识标签，它们会就它们所引用的组件进行大量通信。正确的参考标志符使用告诉示意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子元件，我们将在下面讨论，但并非所有的示意图都遵循所有这些标准。

在每个无源组件显示为带引脚的通用盒子的情况下，参考标志前缀可以告诉你很多关于符号所代表的组件类型。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，并通过参考标志符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、表示组件的类型以及一个唯一编号。

我们将在下面标识其符号时指出每个组件的标志符。

组件符号

示意图中的组件符号表示在组装过程中将焊接到印刷电路板（PCB）的物理组件。有时它们也可能代表PCB结构，如通孔或测试点。元件符号通常是行业标准的形状或图形，表示它们是什么类型的电子元件，尽管有时它们只是带有引脚的矩形。电阻器、电容器、电感器、二极管和晶体管都有标准符号，将在下面简要介绍。

元件符号总是有一个或多个引脚，可以进行电子连接。每个示意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。具有许多引脚的组件通常由多个示意图符号表示，以允许可读的示意图。在由多个符号定义的部分的情况下，引用相同物理组件的每个分区符号共享相同的参考指示符。

常用的示意图符号

电阻

电阻器是非常常见的电子元件。在美国它们通常显示为锯齿线，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

电阻器在示意图中标识，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。偏振电容器由曲线（表示负极）和/或加号（表示正极）表示。

电容器符号。所示为最左侧的非极化电容器和极化电容器的三个版本。

电容器在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“C”开头。

电感器

电阻器和电容器等电感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。电感器最简单的结构是在一些核心材料周围绕一圈电线。

电感符号

电感器在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“L”开头。

二极管

二极管是仅允许电流在一个方向上流动的电子元件。有各种二极管类型。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某个定义的水平。

二极管符号

当电流正向流过时，发光二极管（LED）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

二极管在示意图中用参考标号（REFDES）标识，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

晶体管类似于电子开关，其中一个区域中的偏置电压或电流接通流过主端的电流。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是电流控制器件，其中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

同样简单地说，FET是电压控制器件，其中栅极引脚上的电压接通通过漏极和源极引脚的电流。晶体管使用的图纸种类繁多，显示了不同数量的内部元件细节。

FET符号

晶体管在示意图中用参考标号（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。有关BJT、FET、IGBT等的更多详细信息，请查看我们的文章，特别是晶体管的 示意图符号。

可变电阻器

可变电阻器，例如电位计和变阻器，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

与电压相关的电阻器或变阻器看起来类似于可变电阻器，但在其上方有一条线而不是箭头。

压敏电阻符号

特殊电阻最常用示意图标识，参考标号（REFDES）以字母“R”开头，但有时也使用“VR”（用于可变电阻或电位计）或“RV”（用于压敏电阻）。

集成电路

集成电路是在单个封装中以半导体材料形成的整个电路。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集合，带有电源、输入和输出的标记针。

集成电路在示意图中用参考标志号（REFDES）标识，以字母“U”开头，或者有时用字母“IC”标出。

晶体/振荡器/谐振器

当在电路中通电时，所有这三个都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。

晶体符号

晶体和振荡器在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“Y”开头。偶尔使用“X”；对于不适合其他类别的组件，这个字母包含所有。

数字逻辑门

有许多数字逻辑门，本概述中可以详细描述。

逻辑门作为集成电路出售，因此它们在示意图中用参考标号（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各种有用的功能，它们在示意图中显示为横向三角形，带有（+）和（ - ）输入，有时还带有电源和接地引脚。

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）表示电源和接地引脚

运算放大器和比较器在示意图中用参考标号（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

连接器和接头是其他电路或电缆连接到示意图所描述的电路的地方。连接器有各种各样的类型和方向，它们同样通过各种符号在示意图中表示。有时，示意图符号只是简单的矩形，有时示意图符号的图形看起来就像它们所代表的物理连接器。

连接符号

连接器和接头通常在示意图中用参考标志符（REFDES）标识，以字母“J”或字母“P”开头。

开关

开关通常带有一个示意图符号，表示开关类型和极数/引脚和引脚数。

开关符号

开关在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“SW”开头。

电池

电池显示为具有长线和短线的示意符号，一起代表一个电池单元。在使用中，大多数电池示意图符号被绘制为两个单元，而不管电池实际包含多少单元。

电池符号

电池在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“B”开头。

变压器

变压器通常带有符号表示符号的符号表示变压器的工作原理。它看起来像两个并联的电感线圈，它们之间有一些东西，通常是一两条线。

变换器在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“T”开头。

保险丝/ PTC

保险丝或PTC的（正温度系数装置）是电路保护装置，当电流过大时，它会烧坏或显著增加电阻。保险丝通常以示意图显示，其符号看起来像一个侧面字母“S”。

保险丝符号

保险丝在示意图中用参考标号（REFDES）标识，以字母“F”开头。PTC通常显示为一个盒子，对角线穿过它; PTC 热敏电阻使用相同的符号。

PTC符号

PTC在示意图中用参考标志符（REFDES）标识，以字母“R”、“VR”或“PTC”开头。

非组件符号

示意图中还有其他符号不代表物理组件。一些符号表示要在PCB中构建的物理结构，例如测试点或安装孔。

测试点符号

其他示意符号表示电源或接地 轨。

地面符号

还有其他示意性符号用于示意图的不同页面之间的互连，其中标签标识它们所属的电网。非组件符号通常没有参考标志符。有些将具有参考标志符（REFDES），以字母“TP”（测试点），“MH”（安装孔）或“X”（对于其他未指定类型的通用全部捕获）开头。

网

在示意图和印刷电路板的说法中，网是PCB有线电子连接。网络显示为将组件符号引脚连接到其他引脚或网络的线。在绘制示意图时标记重要的网络是最佳做法，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具有相同的标签，则它们将被示意图捕获软件视为物理连接，以便在将设计导出到PCB布局工具时它们将是相同的网络。

两个网络未绘制连接的示意图的图像，但标记相同，所以物理连接，在这种情况下“STEPM_R_EN”

这是一种示意性捕获最佳实践，当未绘制为已连接时，使用特殊符号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（页面内）或页间（页面之间）连接符号。

页面连接器

为了便于阅读，优秀的示意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。更高级的示意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（带跳线）

重要输出：网表和BOM

网表

示意图中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示意图中的每个组件或符号，以及它们之间的每个连接（网络）。如果你已在示意图中命名了网络，那么这些网络名称将作为部件之间的连接点显示在网表中。如果你没有为网络命名，网表输出工具将为其生成名称。

通常，网表将包含多个表：一个列出部件及其名称、一个列出网络名称及其连接等。网表也可用于包括SPICE电路仿真所需的其他信息。

BOM（物料清单）

示意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，它将示意图中的每个REFDES与物理组件和部件号相匹配。BOM输出有多种格式，具体取决于示意图和零件数据库的复杂程度以及所需的输出类型。在最简单的一端，你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。

OrCAD BOM输出的屏幕截图

更复杂的物料清单将包括贵公司的内部部件号、在多个地方使用的部件数量、可用于给定部件的多个供应商部件号等。物料清单包含获取示意图并将其实际构建到其中所需的信息集会。示意图不仅仅是这些关键的东西。整个行业和职业都围绕示意图设计和PCB组装而建立。但是理解这五件事情将使你更好地理解最重要示意图的基础知识。