电路原理图的概念_电路原理图基本知识概述

如果你想更好地理解如何阅读原理图,这个有用的指南将为你提供一个良好的开端。

每一个新的电路板设计都始于一个想法。然后在说明书中用文字和图表来定义这个想法。这个谁都懂,但接下来就是对电路原理图有个基本的了解了。

电路原理图是概念电气设计和印刷电路板组件或PCBA的物理实现之间的桥梁。

消弧电路

示意图有两个基本用途。首先,他们传达设计意图。对于电气设计领域的技术人员来说,原理图应该清楚地表达设计意图。其次,它们的存在是为了指导和驱动PCB布局。

为了更好地理解原理图,你应该了解一些基本原理:元件符号、参考指示器(REFDES)、网络和输出。

参考指示器

参考指示符是每个物理组件的唯一标识标签,它们传达了许多关于它们所引用的组件的信息。

参考指示器的正确使用告诉原理图读者元件的类型和每个元件的符号数。虽然有代表各种类型电气元件的标准符号(我们将在下面讨论),但并非所有原理图都遵循所有这些标准。

当每个无源元件显示为一个带引脚的通用盒时,参考指示器前缀可以告诉您该符号所代表的元件类型。参考符号也可以用作物料清单(BOM)的链接。BOM表包含PCBA设计中每个组件的零件号,并通过参考指示器指示零件的安装位置。

参考符号的行业标准格式包括一个字母代码,表示元件类型,后跟一个唯一的数字。

BT=电池J=连接器R=电阻器

C=电容=继电器或SW=开关。

D=二极管L=电感T=变压器

F=FuseP=连接器U.=集成电路

H=硬件Q=晶体管Y=晶体

我们将指出每个组件的参考指示器,因为我们在下面标识了它们的符号。

组件符号

原理图中的元件符号表示要焊接到印刷电路的物理元件电路板(PCB)处于组装过程中。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形状或图形,指示它们是哪种类型的电气元件,尽管有时它们只是矩形引脚。电阻、电容、电感、二极管、晶体管都有标准符号,下面我们简单介绍一下。

元件符号总是有一个或多个用于电气连接的接点。每个原理图符号管脚都有一个对应于物理元件图的编号。一个或多个符号可用于定义单个电子元件。具有多个接点的元件通常由多个原理图符号表示,这只是为了使原理图易读。

在由多个符号定义的组件的情况下,引用相同物理组件的每个划分符号共享相同的引用指示符。

常见原理图符号

电阻器

电阻器是非常常见的电气元件。在美国,它们通常显示为锯齿形线,但国际标准显示为矩形。

电阻器的美国(上)和国际(下)符号。

在原理图中,电阻以字母“r”开头的参考符号(REFDES)表示。

电容器

电容也很常见。它们显示为由间隙分隔的两条线,传达由电介质分隔的两个带电板的基本结构。两个主电容的符号是非极化和极化的。

极化电容由曲线(负极)和/或加号(正极)表示。

p》”

电容器的符号。图中最左边显示了三种非极化电容器和极化电容器。

在原理图中,电容器通过参考数字(参考二极管)用字母“c”标识。

感应系数

电感,如电阻和电容,是电路中使用的基本无源元件。电感器显示为一系列代表其基本结构的曲线。电感器最简单的结构是在一些磁芯材料上缠绕一个线圈。

电感符号

在原理图中,电感由参考数字(参考二极管)标识,以字母“L”开头。

二极管;缺乏辩证思维的人

二极管是只允许电流单向流动的电子元件。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)会发光。肖特基二极管的工作原理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有一个参考号(REFDES),以字母“D”或“Z”开头(用于Zenus)。“LED”有时用于发光二极管。

晶体管

晶体管就像电气开关,一个区域的偏置电压或电流打开通过主端子的电流。

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)。

简单来说,BJT是电流控制器件,流入或流出基极引脚的电流通过集电极和发射极引脚连接更多的电流。

BJT符号

另外,简单来说,FET是一个电压控制器件,栅极上有一个电压引脚,通过漏极和源极引脚连接电流。有许多晶体管的图纸,显示了不同数量的内部组件细节。

FET符号

在原理图中,晶体管由参考数字(REFDES)标识,以字母“q”开头。“m”有时用于MOSFET器件。“T”有时会被误用,应该避免。

更多关于BJT、场效应晶体管、IGBT等的详细信息。请看我们的文章,特别是关于晶体管的符号。

可变电阻器

可变电阻器,如电位计和变阻器,是根据用户的调节改变电阻的电阻器。双端可变电阻器显示为上面带有箭头的电阻器,电位计(带有三个端子)添加一个指向电阻器符号一侧的箭头。

变阻器符号

电位计符号

与电压无关的电阻器或变阻器看起来像可变电阻器,但上面有一条线而不是箭头。

变阻器的符号

在原理图中,特殊电阻通常由参考标识符(REFDES)标识,以字母“R”开头,但有时也使用“VR”(可变电阻或电位计)或“RV”(压敏电阻器)。

集成电路

集成电路是在单个封装中由半导体材料制成的整个电路。集成电路是处理器、存储器、运算放大器和电压调节器。它看起来像安装在印刷电路板上的正方形或长方形。

集成电路显示为盒子或盒子的集合,带有标记的管脚电源、输入和输出。

在原理图中,集成电路以字母“U”开头,带有一个参考号(REFDES),有时也以字母“ic”开头。

晶体/振荡器/谐振器

当电路通电时,这三个器件都提供已知的稳定频率输出。晶体、振荡器、谐振器不是一回事,它们有不同的特性,需要不同的支持电路,但它们的基本用途是相似的。

水晶符号

在原理图中,晶体和振荡器由参考符号(REFDES)标识,以字母“y”开头。偶尔用“x”;对于不适合其他类别的组件,这封信也是无所不包的。

数字逻辑门

数字逻辑门有很多种,在本概述中会详细介绍。关于数字逻辑和许多不同类型的逻辑门的完整描述,请参考AAC教科书中关于数字信号和门的那一页。

逻辑门是作为集成电路出售的,所以在原理图中用参考数字(REFDES)来标识,以字母“U”开头,有时也是“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有许多有用的功能。它们在原理图中显示为一个横向三角形,带有(a)和(-)输入,有时还有电源和接地引脚。

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),电源和接地引脚指示。

运算放大器和比较器在原理图中由参考数字(REFDES)标识,以字母“U”开头,有时也以“ic”开头,就像其他集成电路一样。此外,运算放大器有时会使用以“op”开头的参考二极管。

连接器/接头

连接器和连接器将其他电路或电缆连接到示意图中描述的电路。连接器有很多种类型和方向,在原理图中也用各种符号表示。

有时原理图符号只是简单的矩形,有时原理图符号由看起来像它们所代表的物理连接器的图形组成。

连接符号

在原理图中,连接器和标题通常由参考数字(参考指示器)标识,以字母“J”或字母“P”开头。

转换

开关通常有一个示意符号,指示开关类型和投掷的极/销数量。

开关符号

在原理图中,开关由以字母“SW”开头的参考符号(REFDES)标识。

电池

电池显示屏的示意符号有一条长线和一条短线,它们共同代表一个电池。事实上,无论电池实际包含多少个单元,大多数电池原理图符号都绘制为两个单元。

电池符号

蓄电池在示意图中用参考号(参考二极管)和字母“b”标识。

变压器

变压器通常会显示一个表示变压器工作原理的符号。看起来是两个并联的电感线圈,中间有东西,一般是一根或者两根线。

在原理图中,变压器由以字母“t”开头的参考数字(REFDES)标识。

保险丝/PTC

保险丝或PTC(高效设备)是一种电路保护装置,在爆炸的情况下会“烧断”(烧坏)或大大增加电阻。太多的电流流过它们。

保险丝通常显示在原理图中,其符号看起来像侧通道“S”。

保险丝符号

在原理图中,保险丝用以字母“f”开头的参考指示器(REFDES)来标识。

PTC通常显示为对角线上有一条直线的方框;相同的符号用于PTC热敏电阻。

PTC符号

在原理图中,PTC由以字母“r”、“VR”或“PTC”开头的参考数字(REFDES)标识。

非成分符号

原理图中还有其他符号来表示物理组件。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

其他符号代表电源或接地栏杆。

接地符号

其他原理图符号用于连接原理图的不同页面,标签用于识别它们所属的电网。

非组件符号通常没有参考符号。有些会有一个参考指示器(参考指示器),以字母“TP”(测试点)、“MH”(安装孔)或“X”(对于其他未指定的类型,所有都是常见的标记)开头。

关于本文中讨论的几个符号的更深入的信息,请参见罗伯特凯米对无源元件符号的处理。

在原理图和印刷电路板中,网是PCB布线的电气连接。网络显示为将元件符号接点连接到其他接点或网络的线。

最佳做法是绘制一个示意图来标记重要的网络,以便在布局设计时可以清楚地识别它们。如果两个网络未被绘制为连接但具有相同的标签,它们将被原理图捕获软件视为物理连接,这样当设计被导出到PCB布局工具时,它们将是相同的网络。

原理图图片,两个网络没有连接,但是标签是一样的,所以是物理连接的,本例中为“STEPM_R_EN”。

这是使用特殊符号的示意图捕获最佳实践。当它没有被绘制为连接时,它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(页内)或页间(页间)连接符号。

页面间连接器

为了便于阅读,优秀的原理图尽量避免重叠网络——但这并不总是可行的。连接两个网络时,大多数逻辑示意图绘制工具都会添加连接点或圆。没有连接点是指两个网络没有连接,而是互相穿过。更高级的原理图绘制工具会显示一个跳线,这可以更清楚地表明两个网络没有连接。

连接网络

未连接的网络(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。这个文件或文件集是PCB布局软件的主要输入,布局设计人员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元件或符号以及它们之间的每个连接(网络)。如果在原理图中命名了网络,这些网络名称将作为元件之间的连接点出现在网表中。如果不命名网络,网表导出工具将为其生成一个名称。

通常,网表将包含多个表:一个列出了部件及其名称,另一个列出了网名及其名称连接。网表还可用于包含SPICE电路仿真所需的附加信息。在这里可以看到一些简单的样本网表输出。

材料清单

原理图的另一个重要输出是物料清单或物料清单。BOM表输出是一个电子表格或数据库,它将原理图中的每个参考指示器与物理元件和零件号相匹配。

BOM输出有多种格式,取决于原理图和零件的复杂程度,以及您想要的输出类型。最简单的情况是,您可能有一个参考标记列表,每个标记都有制造商的零件号。

anOrCAD BOM输出的屏幕截图。

更复杂的BOM将包括您公司的内部零件号、在多个地方使用的零件以及可用于给定零件的多个供应商零件号。BOM表包含获取原理图并将其实际构建到组件中所需的信息。