绘制电路原理图的注意事项（让图纸更专业、更可靠、更可生产）

在工科背景或电子爱好者的工作生活中经常需要设计电路图，并交接给pcb工程师画板、采购去备料，一份规范的电路图能大大简化交接工作。本文简单介绍电路图的一些设计细节，帮助绘制更标准的电路图。

我分四点来介绍：

一、精确性与信号完整性

1. 显式标注器件关键参数 (超越基础值)：

   • 是什么： 不只是标 0.1uF， 需要标注 0.1uF, X7R, 0603, 10V（或 10uF, POSCAP, 3216, 6.3V）等影响选型和性能的核心参数。

   • 为什么重要： 采购、焊接、电路性能（如电容 ESR/DCL/精度、电阻功率/精度/温漂、二极管反向恢复时间/Vf）都依赖于此。避免了在 BOM/布局阶段再查资料或引发歧义。

   • 示意图： [原理图上电容旁标注] C8: 10uF, Tantalum Polymer, 20V, Case-D (7343), Low ESR（实际情况可以不标注这么多，但是容值和耐压得标注）

2. 明确标注关键网络的电气要求：

   • 是什么： 在信号线/电源线上直接标注特性阻抗（Zo=50Ω）、走线长度要求（Max Length < 50mm）、差分对（Diff Pair: USB_D+, USB_D-, Length Matching <= 5mil）、电流承载能力（Trace Current > 2A）。
   • 为什么重要： 指导 PCB Layout 工程师进行关键布线，保证高速信号完整性、大电流通路安全。
   • 示意图： [USB差分线旁标注] USB_DP/USB_DM: 90Ω Diff Impedance, Length Matching < 10mil

3. 清晰标识测试点（Test Points）：

   • 是什么： 使用 TPx (如 TP1, TP2) 符号或明确标注，放在关键信号（时钟、复位、模拟采样、电源纹波测量点）、参考电压点上。
   • 为什么重要： 极大简化生产测试、功能调试和故障维修流程，避免飞线或寻找焊盘。预留的空间和位置也需在原理图中考虑。
   • 示意图： [信号线上画一个小圆圈标注] TP3 (VBAT)

二、可维护性与调试友好性

1. 处理未使用（Unused）或空引脚（No Connect）:

   • 是什么： 明确标注 IC 的未使用输入引脚是 悬空(NC或 DNU)、上拉(Pull-Up) /下拉(Pull-Down) 到确定电平、还是 接地(GND)/接电源(VCC)？输出引脚是否可以悬空？
   • 为什么重要： 未正确处理可能导致器件功能异常、增大静态功耗、甚至闩锁效应（ESD）。清晰的标注指导焊接和布局。
   • 示意图：
     • [IC引脚旁标注] PIN7: NC (Do Not Connect)
     • [IC引脚画上拉电阻并标注] PIN8: Input (Pull-Up to 3.3V via R10)

2. 标注调试/编程接口 (JTag, SWD, UART, Boot Select):

   • 是什么： 给调试/烧录接口一个清晰的区域或页面，使用标准连接器符号（如 JTAG_10），标注每一根信号线的功能和顺序（参考标准如 ARM 20-pin or 10-pin）。
   • 为什么重要： 软件开发和生产编程依赖此接口。清晰的定义避免接错线损毁调试器或目标板。
   • 示意图： [JTAG接口区域标注] CONN J2 (ARM 10-pin JTAG/SWD): 1=VTref, 2=SWDIO, 3=GND, 4=SWDCLK, 5=GND, ...

3. 考虑可测性（Design for Testability - DFT）：

   • 是什么： 在关键环路/隔离点设计预留跳线（Jumper, 0Ω Resistor），用于断开连接（如电源输入、模拟前端隔离、总线断开）。在电源输入处预留保险丝位（Fuse Placeholder）。
   • 为什么重要： 允许在故障时快速隔离模块，精确测量定位问题根源。
   • 示意图： [VIN线上标注] JP1 (Shorted by Default) 或 R100 (0Ω)

三、细节处理与专业表达

1. 全局统一符号与规则：

   • 是什么： 使用公司的标准化符号库。对所有 VCC/AVCC/DVCC、GND/AGND/DGND/PGND、RESET (高低有效)、ENABLE (高低有效) 等逻辑电平/电源域采用统一且清晰的标注风格。
   • 为什么重要： 保证团队协作图纸的一致性，降低理解门槛，提升专业度。
   • 示意图： [所有电源符号统一为带棱形框+电压值，所有地符号统一为带阶梯线+域名]

2. 精确的位号管理：

   • 是什么： 原理图设计初期就规划好位号（U1, U2, R101-R120）。不同功能模块（如 FPGA/CPLD 配置电路、RF 模块）使用独立的位号分区（U1xx, R2xx）。预留增删空间。
   • 为什么重要： 避免后续增删元件导致的位号大范围变动（如删掉 R1 后所有电阻位号重排），维护图纸和 BOM 的稳定性。
   • 示意图： [原理图首页/说明中标注] Uxx: Main MCU & Peripherals; U5x: Ethernet PHY; U6x: External Memories; R8xx: FPGA Config Resistors

3. 详细且结构化的注释与设计说明 (Beyond Basic Notes)：

   • 是什么：
     • 功能框说明： 在模块/分页开头，用文本框描述该部分电路功能/设计目标/关键规格。
     • 特殊器件说明： 非标准器件、定制器件、易错器件（如二极管、MOSFET 方向）加详细注释。
     • 版本变更记录： 在图纸角落或首页添加修订历史（Rev History）。
     • 关键设计计算： 如分压电阻值计算 (R1 / (R1 + R2)) * VREF = 0.5V。
     • 警告与注意事项（WARNING!, CAUTION!）： 高压危险、ESD敏感点、首次上电感测顺序。
   • 为什么重要： 承载设计意图和过程知识，是图纸的灵魂。方便后续维护、产品迭代和问题回溯。
   • 示意图： [模块上方文本框] *Power Supply Module*: Input 9-24VDC, Output +5V@1A, +3.3V@1A. Primary switch regulator, Use low ESR capacitors at Output!

四、与PCB/制造的协同

1. 定义关键元件的物理属性与布局要求：

   • 是什么： 在高发热器件（MOSFET, 功率电感、LDO/DC-DC）旁标注“Place for Heatsinking”或“Bottom Pad Must Connect to Ground Plane”。高速（时钟、差分线）或敏感模拟器件（ADC参考、运放）附近标注“Keep-out region”。高压器件间标注安全间隙（Creepage > 2mm）。
   • 为什么重要： 指导 PCB Layout 和结构设计，避免因散热、EMI/EMC、安规问题导致板子返工。
   • 示意图： [功率MOS旁标注] Q1: Must Connect Source/Drain Pads to Large Copper Area (Heatsink) / Backside Thermal Pad Vias to GND Plane

2. 明确关键器件的供应商/备选型号:

   • 是什么： 对于易缺货或关键器件，在器件附近标注首选型号(PREFER: ABC123) 和 2-3 个验证过的备选型号(ALT: DEF456, GHI789)。对于连接器，标注关键机械尺寸参数或厂家元件编号。
   • 为什么重要： 增强 BOM 灵活性，减少由缺料导致的停产风险。连接器的准确标注保证结构匹配。
   • 示意图： [IC旁标注] U3: AT25SF041-SSHD-B (SOIC-8). ALT: MX25L4006EM1I-12G (SOP-8); W25Q40CLSNIG (SOIC-8)

3. 特殊封装脚位处理说明:

   • 是什么： 对带有 Thermal Pad（如 QFN, PowerPAD）、Floating Pin（有些引脚仅作散热用无电气连接）的器件，原理图上明确绘制出该 PAD 符号（常命名为 EP），并标注处理方式：EP: Must Connect to GND Plane via Multiple Vias 或 EP: Electrically Isolated (No Connect)。
   • 为什么重要： 确保 PCB Layout 正确处理封装，避免虚焊或散热不良。
   • 示意图： [QFN下方画出并标注一个方形引脚：] EP (PAD): Thermal Pad, Connect to GND.