如何閱讀和創建 PCB 原理圖

印刷電路板 (PCB) 設計是現代電子產品的支柱，而原理圖也是 PCB 設計的核心。電子設計很大程度上依賴原理圖的繪製，因為原理圖展示如何組裝電路和系統。原理圖透過電纜展示了電子系統中各個組件之間的連接。這有助於工程師對整個設計流程進行規劃和展望。無論您是在設計基本電路還是複雜的電氣系統，繪製原理圖都可以確保一切正確無誤，有助於故障排除，並促進製造商和工程師之間的溝通。

當我們必須簡化設計時，我們唯一能想到的就是 EasyEDA，這是一款功能強大且用戶友好的線上 PCB 設計工具。它簡化了閱讀和創建原理圖的過程。在本指南中，我們將逐步指導您在 EasyEDA 中理解和建立 PCB 原理圖。本文將介紹建立原理圖的必要性、需要執行的關鍵操作、可以使用的工具以及確保設計正常運作的最佳方法。

什麼是 PCB 原理圖？

PCB原理圖是電子電路的圖形表示。它使用標準化符號來表示電阻器、電容器和積體電路等元件，並顯示這些元件如何透過導線或網路互連。原理圖可作為實體 PCB 佈局的藍圖。

與真正的接線圖不同，原理圖並非物理地描繪元件的位置，而是揭示它們在電路內部的邏輯連接和互連方式。

標準符號使原理圖能夠簡化最複雜的系統，從而方便工程師和設計師交流想法。在電子設計中，原理圖也至關重要，因為它們能夠在問題在組裝過程中顯現之前識別出來。

原理圖設計中的常見組件：

1. 原理圖符號

在深入研究原理圖之前，請先熟悉常用符號：

●電阻：鋸齒線或矩形。

●電容器：兩條平行線（極化電容器包括正極和負極標記）。

●二極體：指向線的三角形，標示極性。

●積體電路 (IC)：具有標記引腳的矩形。

●接地和電源符號： “GND” 表示接地，“Vcc” 表示電源。

2. 追蹤網路（連接/電線）

網路是連接元件的線路。每個網路可能有一個標籤，例如“Vcc”或“GND”，以標識其功能。使用這些標籤可以了解電源和訊號在電路中的流動方式。

3. 元件值和標號

每個元件都有一個代號（例如，R1 代表電阻，C1 代表電容）和一個值（例如，10kΩ 代表電阻，100µF 代表電容）。這些細節對於識別元件及其在電路中的作用至關重要。

如何閱讀和解釋示意圖

原理圖可能包含多個電路塊，閱讀時應從左到右或從上到下。電路通常具有重複的模式。一旦您了解基本符號及其功能，就可以識別這些模式，從而簡化複雜原理圖的解讀。

它分為4個部分，每個部分都根據其用途進行了適當的標記。此電路用於為3.7吋鋰離子電池充電，最大額定電流為1.5安培。

第 1 部分：輸入

一個 2 PIN 連接器連接到兩個不同的電容器，該連接器用於將電池充電連接到外部電源。 VIN 網路標籤用於連接一個模組和另一個模組，無需接線。這樣可以設計出清晰的原理圖，易於閱讀和修改，並節省整體時間。

第 2 部分：主 IC

這是一款 17 針 IC，所有連接均可按照 IC 數據手冊進行，其中 2 個 LED 用於充電指示。接地、網路標籤和線路清晰可見。在設計大型電路時，建議將整個電路劃分成此類小塊，並使用網路標籤進行連接。

第 3 部分：電荷控制

充電控制電路用於控制IC，其設計遵循IC資料表中給出的參數和連接方式。此處的電感、電容和二極體起到降壓轉換的作用。其他電容用於保持輸出電壓穩定，R10_CC_CTRL電阻用於將最大電流設定為1.5安培。

第 4 部分：輸出

這裡用到兩個接口，一個用來輸出，連接電池充電。另一個用於選擇兩節電池（1S/2S），單節還是雙節。

由於電源雜訊問題，有時會使用多個不同值的輸入和輸出電容。這些電容可以將任何雜訊繞過接地，使電路免受EMI（電磁雜訊）的影響。

在 EasyEDA 中建立 PCB 原理圖的步驟

步驟 1：註冊並開始新項目

● 前往EasyEDA網站註冊帳號。

● 點選“New Project”以建立一個空白的原理圖設計工作區。

步驟2：放置組件

● 開啟“Library” 面板，搜尋您需要的元件。 EasyEDA 擁有豐富的常用元件符號庫。

● 將元件拖曳到原理圖工作區中。

步驟3：連接組件

● 使用“Wire”工具在組件引腳之間繪製連接（網路）。

● 確保標記電源和地等關鍵網絡，以便清晰起見。

步驟 4：註釋原理圖

● 使用“Annotation” 工具自動為所有元件指派唯一的識別碼（例如，R1，C2）。

● 如有必要，請添加文字註釋或評論來解釋電路的複雜部分。

步驟5：執行電氣規則檢查（ERC）

● 執行 ERC 來偵測未連接的接腳或短路等問題。

● 修正該工具所反白的任何錯誤。

步驟 6：儲存並分享

● 將您的原理圖儲存到雲端或將其匯出為 PDF 或影像。

● 與合作者分享專案或將其匯出以進行 PCB 佈局。

高效率原理圖設計的技巧

導線是原理圖的主角，因為導線是用來連接元件。清晰且標記正確的電路的可讀性和可重複性遠勝於隨意繪製的電路。原理圖中導線和連接的一些關鍵方面：

組織：合理組織電線並適當標記以指示其功能，確保電流遵循預定的路徑。

顏色：在某些電子原理圖中，電線可能具有代表特定屬性的顏色代碼。例如電源、接地線或訊號連接，有助於快速識別。

端接：電線和元件之間的連接，通常以點或接頭表示，是電路中電流匯合或分流的重要點。

網路標籤佈線：它識別並命名特定的電氣連接或節點，透過減少繪製的線路數量來簡化電路圖。它有助於清晰地指示哪些點是電氣連接的，而不會在視覺上使原理圖變得混亂。

使用網格捕捉：啟用網格捕捉，以便精確對齊組件和連接。

使用原理圖進行故障排除

隔離部分：故障排除時，使用原理圖隔離電路的特定部分。這有助於縮小潛在問題的範圍，並更有效地找到故障組件。

檢查連接：檢查組件之間的連接。尋找電路斷路、連接鬆脫或可能故障的組件。

電壓和電流測量：使用原理圖來了解電路中不同點的預期電壓和電流值。這些資訊在診斷問題時非常有用。

結論

精心設計的原理圖是成功PCB設計的基礎，可作為電路功能、故障排除和製造的藍圖。原理圖清楚地展示組件連接、電源分配和訊號流，從而簡化開發流程、減少錯誤並增強工程師之間的協作。

透過 EasyEDA 等工具，創建和管理原理圖變得更加直觀，無論是初學者還是專業人士都能設計出高效無誤的電路。結構合理的原理圖，包括標籤的網路、模組化的設計模組和清晰的註釋，確保了可讀性和易於修改。此外，在進行 PCB 佈局之前進行電氣規則檢查 (ERC) 有助於及早發現並糾正潛在問題。

最終，掌握原理圖設計對於開發高品質的電子系統至關重要。無論是處理簡單的電路還是複雜的多層PCB，結構清晰的原理圖都能確保從設計到生產的準確性、效率和無縫銜接。