CAD原理图引脚排列如何防止PCB设计复杂化

2021-02-04

成功实现印刷电路板设计的关键之一在于CAD原理图引脚排列。

示意图是基础为整个设计; 它将与SPICE模型一起用于电路仿真，然后利用其组件和网络信息来驱动电路板的物理布局。该原理图还将用于现场技术人员的测试，调试和工作，并用作设计的法律文档。因此，原理图必须可读且功能可用，才能满足所有这些要求。

通常，原理图无法以其创建方式使用。这些图纸可能看起来很完整，但是仔细检查会发现很多问题。错误创建的符号，没有足够间距的引脚和不可读的字体只是在排列不良的原理图中发现的一些错误。不允许出现此类示意图问题，否则可能在以后的PCB布局，制造甚至最终系统中的电路板部署期间导致进一步的复杂化。这里有一些关于在下一个PCB原理图捕获项目中安排数据的想法和建议，以防止此类问题的发生。

生成符号时的CAD原理图引脚排列

印刷电路板原理图的主要目的是包含电路板的组件和网络连接。为此，电路的组件信息将由原理图上的唯一符号表示。以下是将使用的符号的一些示例：

两引脚无源部件，例如电容器，电感器和电阻器

电阻器网络等多部分封装

二极管和晶体管

集成电路，可以通过数千个引脚连接到大型设备

连接器，范围从单个引脚到数百个

电池，开关，继电器和感应装置

散热器，支架和安装孔等机械零件必须接地

原理图上使用的符号类型将取决于设计的技术要求。也有创建这些符号的不同方法。例如，电阻器可以用对角线或简单的矩形表示。下图显示了原理图中使用的许多更常见的符号。

该图显示了用于PCB设计的一系列原理图符号

一些符号用于表示整个电子组件或仅表示部分组件（称为门）。例如，集成电路可以在原理图上显示为一系列单独的门，也可以显示为一个完整的组件，以矩形形状绘制，并从中伸出多个引脚。原理图上的每个符号也分配有一个唯一的参考标记，以同时对原理图和CAD数据库的用户进行标识。该名称通常是一个数字，该数字前面是分配的字母字符，具体取决于组件是什么。例如，电容器用“ C”表示，电阻用“ R”表示，集成电路用“ U”表示，电感用“ L”表示。 

符号的绘制方式对于原理图的成败也非常重要。原理图必须能够被工程师和技术人员正确阅读。同时，它还必须能够由CAD系统的人工智能正确解释。为了满足这两个要求，在创建符号和排列引脚时使用行业标准至关重要。标准如IEEE 315-1975和IEC 60617包含电子符号应该是什么样子的信息，以及它们的大小，字体和引脚间距。但是，原理图符号的意义不仅仅在于外观，我们接下来将详细研究这些细节。

设置原理图符号时的其他详细信息

原理图符号必须以易于阅读的方式在CAD系统中工作，并以合理的方式布置其引脚。此外，引脚以及符号将具有许多属性，以传达电子性能和连接性。 

准确贴标签针

可以将引脚命名并分配为电源或接地类型，用于电路仿真，原理图连接性和PCB布局。键入错误的引脚看上去可以接受，但在电路仿真和原理图捕获期间将返回错误的指示。如果不加以纠正，这些错误的属性可能会导致电路连接不正确并损害电路板的性能。实际上，由于引脚类型被错误地标记为“电源”，实际上有很多电路板测试的例子冒出来。

交换销

可以分配给引脚的另一个属性是与门或组件中的相似引脚交换的能力。例如，“与”门的两个输入可以互换，以提高它们在PCB布局中的布线能力。同样，构建为单个门的IC符号也可以与组件中的其他相同门互换。引脚和栅极交换允许布局设计者将直接路径布线到零件中，而不必向下布线到另一层来松开连接。

在下面的图片中，您可以看到花时间创建带有整齐有序的引脚排列的原理图符号的结果。接下来，我们将研究一些与整个原理图相同的方法。

PCB设计中原理图符号上整齐有序的引脚排列

组件放置和网络连接：排列有序原理图

生成有序原理图的第一个建议是开发一个符号库，如果您还没有的话可以使用。我们已经看到了使用高质量，可用的原理图符号的重要性，但是太多的设计人员不会将这项工作保存在库中供以后使用。结果，他们最终要一遍又一遍地重建相同的符号，这需要时间，并且会引入更多的错误机会。但是，在图书馆系统中，这些符号将节省时间并标准化未来的工作。

一旦准备好使用这些符号，您就可以开始开发原理图电路。在原理图捕获期间，请牢记以下一些想法：

使用易于遵循的逻辑流程布置原理图电路。

给您自己腾出空间来连接将在引脚之间穿过的网络。

另外，请确保您有足够的空间，以便可以轻松读取引脚号和网络名称。

不要害怕在电路板上四处移动电路块，以便为新零件和电路网腾出空间。这里的目标是使原理图所有人都能使用，而不是节省纸张。

请花一些时间浏览原理图，并确保所有参考标号和其他文本均可读且不会被其他原理图对象覆盖。

除了其电气连接性，原理图还提供了有关电路板法律方面的重要文档。它必须包含公司联系方式和版权信息，以及日期，部件号和修订版。许多原理图还将保留一节或工作表，以保留电路板的布局和制造所需的注释和重要信息。在最终确定原理图并准备好进行PCB布局时，必须包括所有这些详细信息。

Allegro的Design Entry系统中的示意图显示了约束管理器

使用原理图驱动PCB布局

开发有序原理图的最后一步是为它准备设计物理电路板所需的规则和信息。PCB布局受设计规则支配，这些规则指定走线的宽度和空间，以及紧密的组件如何放置在一起，以及许多其他设计约束。这些规则可以附加到单个组件和网络，也可以附加到组件和网络的组。通常，可以从原理图中添加这些规则及其分配，以便设计工程师可以为敏感网络分配特定的约束。Cadence Allegro的设计输入系统就是一个很好的例子，可以从原理图中访问约束管理器以设置这些规则和约束（如上图所示）。

接下来，将检查原理图以确保已准备好进行物理电路板布局。首先，原理图中使用的所有符号都将与正确的布局元件足迹相关联。然后将运行验证过程，以确保原理图和布局数据库之间没有任何错误。完成此操作后，将传输原理图中的连接信息，以便可以开始电路板的物理布局。