零基础入门PCB设计 入门篇 第四章(读懂和画好原理图)

参考教程:【教程】零基础入门PCB设计-国一学长带你学嘉立创EDA专业版 全程保姆级教学 中文字幕(大师篇已更新)_哔哩哔哩_bilibili

1、原理图要素——连接线

(1)连线表示的是实际电路中的导线,在原理图中虽然是一根线,但在常用的印刷电路板中往往不是线而是各种形状的铜箔条、铜箔块。

(2)除了直接的连线以外,稍复杂的原理图中还会用到网络标号(或者说网络标签),网络标号表示一个电器连接点,具有相同网络标号的器件表明是电气连接在一起。网络标号主要用于简化连线,往往还起到便于读者理解的作用(因为标号的命名往往不是随便起的)。

(3)常用的电源网络标签有如下几种:

2、原理图要素——结点

        结点表示几个元件引脚或几条导线之间相互的连接关系。所有和结点相连的元件引脚、导线,不论数目多少,都是导通的。

3、原理图要素——注释

        很多时候原理图不仅仅是给自己看的,也会给其它人看,如果可读性差,会带来一系列沟通问题,为了增强可读性,可以在原理图中添加注释。

4、集总参数电路

(1)实际电路元件一般都和电能的消耗及电能、磁能的储存有关,它们交织在一起发生在整个元件中,一个实际元件可以用一到多个理想元件组合表示。

(2)假定上面讲的电磁过程可以分别研究,并且这些电磁过程都分别集中在各元件内部进行,这样的元件称为集总参数元件,不过用集总参数电路模型来近似地描述实际电路是有条件的,它要求实际电路的尺寸要远小于电路工作时电磁波的波长,也就是说,电路如果工作在高频段,可能集总参数电路模型就不适用了(以下如无特殊说明,默认都是用集总参数电路模型描述实际电路)。

5、读懂原理图

(1)一般原理图的右下角会标注原理图的一些基本信息,比如作者的名称、原理图的标题等,根据原理图的标题可大致了解原理图的设计目的。

(2)稍复杂的原理图往往是分模块进行设计的,阅读原理图时也最好分模块进行分析。

(3)分模块分析时,内部的电路设计对读者来说往往是比较陌生的,要想快速了解电路的设计思路,可以从模块中用到的芯片开始入手,找到其数据手册,了解芯片的功能,知悉芯片各引脚的定义,如果手册中给出了示例电路,还可以将其与原理图中的电路做对比。

6、绘制原理图

(1)原理图设计是做好一款产品的基础,原理图设计基本要求为规范、清晰、准确、易读。

(2)分析原理图时是分模块进行分析,那么绘制原理图的时候也应按照电路功能分模块进行绘制,当原理图较复杂时,甚至需要分图页进行绘制(首页放上系统框图、电源树等内容,如下图所示)。

②有些看似普通的元件,设计者希望它承担一些特殊或重要的功能,这些也需要在原理图上额外标注出来。

③有些元件有使用的注意事项,这些也需要在原理图上额外标注出来。

④原理图的绘制往往不是一步到位,初版设计完后难免会升版,需要做好版本管理。

<think> 首先,用户的问题是:“我想获取看懂电路原理图并进行优化的方法”。这翻译成英文是:“I want to get the method to understand a circuit board schematic and optimize it.” 我收到了几个引用: - 引用[1]:讨论了原理图的组成元素,如元件符号、信号流向、关键电路分析(微处理器核心、存储单元、外围设备控制),以及调试与故障排查。 - 引用[2]:介绍了电路原理图的基础概念,包括学习电路符号、理解连接、分析功能、掌握数字逻辑电气特性。 - 引用[3]:描述了一个切换过程的流程图,强调在电压调整时“先升压再提速”的安全原则。 - 引用[4]:提到PCB文件转原理图,强调ERC检查的重要性,但不能过分依赖工具。 系统指令要求: - 行内数学表达式用$...$格式。例如,如果有方程,就用$equation$。 - 独立公式用$$...$$格式并单独成段。 - LaTeX语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识,如[^1]。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,保证真实可靠。 用户可见层:回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题,尽量保证回答真实可靠。 用户的问题是关于看懂电路原理图并进行优化的方法。所以,我需要基于引用信息来构建一个结构化的回答。 关键点从引用中提取: - 引用[1]:原理图的元素包括元件符号、信号流向、逻辑关系;关键电路分析;调试与故障排查。 - 引用[2]:基础概念包括电路符号、连接、功能分析、数字逻辑、电气特性。 - 引用[3]:安全原则如电压调整的顺序。 - 引用[4]:强调ERC检查手动检查原理图的重要性。 我的回答应该逐步引导用户: 1. **理解原理图基础**:解释如何阅读原理图,包括符号、连接等。 2. **分析关键电路**:如何识别核心部分如微处理器、存储单元。 3. **优化方法**:包括调试、故障排查、安全原则、工具使用手动检查。 4. **实践建议**:提供具体步骤。 最后,生成相关问题。 结构我的回答: - **引言**:简要介绍原理图的重要性。 - **步骤1:理解原理图基础**:基于引用[2],讨论符号、连接、功能分析。 - **步骤2:分析关键电路**:基于引用[1],讨论微处理器核心、存储单元等。 - **步骤3:调试与优化**:基于引用[1][3],讨论故障排查安全原则。 - **步骤4:工具使用注意事项**:基于引用[4],讨论ERC检查手动检查。 - **结论**:总结方法。 - **相关问题**:生成相关问题。 确保使用中文。 添加引用标识:当引用特定内容时,在段落末尾加[^n]。 例如:在讨论元件符号时,可以说“元件符号及其含义是理解原理图的基础[^1]”。 数学表达式:如果涉及,比如在讨论电气特性时可能有电压方程,用$...$格式。例如,如果有欧姆定律,写为$V = IR$。 现在,脑补优化方法: - 优化原理图可能包括简化电路、减少噪声、提高效率、确保信号完整性等。 基于引用: - 从故障排查中学习优化:识别常见问题并解决。 - 安全原则:如电压调整顺序,避免问题。 - 工具使用:ERC检查,但不能依赖。 步骤式回答: 1. **学习基础**:理解符号连接。 2. **全面分析**:解读整个原理图。 3. **识别关键点**:微处理器、电源、接口等。 4. **调试优化**:测试、排查问题,应用优化策略如布局优化、元件选择。 5. **工具辅助**:使用软件工具,但手动验证。 生成相关问题: - 基于主题,如:如何学习元件符号?优化原理图的最佳实践?常见故障如何解决? 最终回答结构: - 开头:直接回应问题。 - 主体:分步骤解释。 - 结尾:相关问题。 </think>### 看懂电路原理图并进行优化的方法 理解电路原理图并实现优化是电子设计中的核心技能。这需要对原理图的基础元素、电路功能、调试方法有系统掌握,并结合工具辅助实践经验。以下我将基于可靠工程实践,分步骤为您详细解释该方法。整个过程强调从基础到应用,确保安全性可靠性。核心参考包括原理图组成元素[^1]、基础概念[^2]、安全原则[^3]工具注意事项[^4]。 #### 步骤1: 掌握原理图基础知识(理解阶段) 在阅读原理图前,必须熟悉其基本元素符号含义。这包括: - **元件符号解读**:识别电阻、电容、晶体管等常见元件的标准符号及其功能。例如,电阻符号表示电流限制,电容符号用于储能或滤波。理解这些符号是分析电路逻辑的基础[^1]。 - **信号流向逻辑关系**:追踪信号路径(如输入到输出的流向),分析电路中的逻辑关系(如与门、或门在数字电路中的作用)。这有助于可视化整个电路的工作流程,避免误读[^1]。 - **电气特性连接分析**:学习电压、电流、阻抗等基本概念。例如,欧姆定律$V = IR$(电压=电流×电阻)常用于计算电路参数。通过分析连接点(如节点总线),理解元件间的交互关系[^2]。 此阶段建议使用专业软件(如KiCad或Altium)辅助学习,但切记工具不能替代人工理解——务必手动绘制简单电路练习,以强化记忆[^4]。 #### 步骤2: 全面分析关键电路(分析阶段) 原理图通常包含核心模块,需逐一拆解以深入理解: - **微处理器核心电路**:重点分析CPU或MCU的时钟、复位电源引脚。例如,检查时钟树配置是否稳定,避免时序错误。引用中的流程图强调切换时必须“先升压再提速”,即提升电压($V_{\text{CORE}}$)后再调整频率,否则可能导致CPU复位[^3]。 - **存储单元电路**:解读RAM、ROM等存储器的地址线数据线连接。优化时,关注信号完整性——减少串扰可通过缩短走线长度或添加终端电阻实现。 - **外围设备控制电路**:如ADC、UART接口,分析其使能信号数据传输逻辑。计算关键参数,例如在电源电路中,电压调整需满足不等式$V_{\text{min}} \leq V_{\text{out}} \leq V_{\text{max}}$,以确保设备安全[^2]。 优化提示:在分析中,识别冗余元件(如多余电容)或瓶颈路径(如高延迟信号线),作为后续优化目标。同时,参考原理图在故障排查中的作用,预先模拟常见问题(如短路或开路)[^1]。 #### 步骤3: 调试故障排查(优化实施阶段) 理解原理图后,优化需结合调试实测: - **故障排查方法**:使用原理图定位问题点。例如,若电路不稳定,检查电源电压是否在范围(e.g., $3.3V \pm 5\%$)。引用指出,常见故障如电压不足可通过ERC(电气规则检查)工具初步排查,但必须手动验证,因为工具无法理解系统上下文[^4]。 - **安全优化原则**:应用“先升压再提速”规则于动态调整场景(如CPU频率切换)。流程如下: ```mermaid flowchart TD A[开始优化] --> B{需要提速?} B -->|是| C[提升VCORE电压] B -->|否| D[降低VCORE电压] C --> E[等待电压稳定] D --> E E --> F[调整频率] F --> G[确认锁定] G --> H[完成优化] ``` 此流程确保电气特性稳定,避免复位或损坏[^3]。 - **优化策略**: - **简化设计**:移除不必要元件,减少噪声功耗。例如,在模拟电路中,用单一运放替代多个分立元件。 - **性能提升**:针对高频电路,优化布局以减少寄生电容(计算为$C = \frac{\varepsilon A}{d}$),提升信号质量。 - **可靠性增强**:添加保护电路,如TVS二极管防浪涌,并通过热分析确保元件温度在安全范围。 实测验证不可或缺:搭建原型,使用示波器测量波形,对比原理图预期,迭代优化。 #### 步骤4: 工具使用注意事项(实践强化) 优化离不开软件辅助,但需谨慎: - **工具应用**:利用ERC工具检查基本错误(如输出短路),但不能依赖它处理复杂逻辑——始终手动复审原理图连接[^4]。转换PCB文件回原理图时,验证转换准确性以避免误优化。 - **最佳实践**:文档化所有优化步骤,包括修改理由测试结果。这便于团队协作后续维护。 - **风险规避**:优化时遵守安全规范,例如在电源电路中,确保电压调整满足$dV/dt$限制,防止瞬时过压。 通过以上步骤,您将系统掌握原理图阅读优化技能。记住,优化是迭代过程:从理解到分析,再到实测调整。最终目标是实现电路高效、可靠且低成本。
评论
成就一亿技术人!
拼手气红包6.0元
还能输入1000个字符
 
红包 添加红包
表情包 插入表情
 条评论被折叠 查看
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

Zevalin爱灰灰

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值