原理图和网表检查以确保设计无错误

2022-04-11

原理图和网表检查以确保设计无错误

执行原理图和网表检查以检查原理图符号、电气特性验证和分析网表一致性。

PCB中的原理图是指简单的二维电路设计表示，显示不同组件之间的功能和连接性。它显示了组件是如何电气连接的。原理图的输出是一个网表和一个BOM。  

本文重点介绍如何进行无错误的原理图设计，并解释各种原理图、网表和 BOM 检查。 

原理图设计流程

 原理图生成包括以下步骤：

原理图设计流程

创建原理图 

在创建原理图时，务必确保使用特定步骤说明电路。 

以下是标准原理图指南：

页面尺寸选择：不同的设计工具提供不同的页面尺寸。通常，页面大小保持为A4。

命名和编辑原理图符号：将原理图的逻辑块命名为 A、B、C。它们可用于标记页面。这样，页面可以按字母顺序排列并分开。例如：

A_框图

B_电源

可以在元件中将符号添加到引脚的不同位置。它代表了引脚的电气信息。

网格设置：网格可以帮助您正确地指示零件，并确保网格上的组件连接牢固。

块和注释：填写所需的详细信息，例如页面大小、文档和电路的名称/功能。注释可以写在文档或原理图页面上。 

配置引脚属性：由于引脚具有多个属性，包括名称和标识符，因此可以在首选项对话框的示意图中进行配置。 

您可以利用原理图库面板来创建符号。

可以使用原理图库编辑器中的设计对象创建组件。它们可以从一个库复制并粘贴到另一个库或原理图库编辑器。

每个原理图检查都必须有正确的网络连接。

放置元件后，进行设计规则检查和网表格式验证。 

什么是示意图符号？

原理图符号是组件的简化表示。每个符号都包含代表其部分或功能的图形或绘图。

电气原理图的符号

它们构成典型的矩形或正方形的构建块，由任何电气原理图的编号引脚和引脚名称组成。电气元件的符号表示显示其各自的连接点。电气设计符号的标准是ANSI 和 IEC。

原理图符号表示在组装过程中可以焊接到电路板上的物理组件。它还可以显示 PCB 结构，例如过孔或测试点。 该符号还将与组件名称相关联，有时还与封装相关联。

原理图上的网是什么？

网络是指两个或多个互连组件之间的连接。网表传达连接信息，而其结构、复杂性和表示方式可能会有所不同。

网的定义

网络名称唯一标识组件之间的网络连接。

原理图网表

什么是原理图网表？

原理图网表是设计软件中用于创建真实 PCB 的重要信息。它具有带有标签的网络和连接到该网络的所有组件的列表。它还包含有关组件、它们的代号、引脚编号以及连接组件中每个引脚的任何网络的名称的信息。

网表描述了原理图中的每个网络以及电路板网络在组件之间建立的连接。每个电气计算机辅助设计 (ECAD) 软件程序都用于编写电路板网表。您可以从您的设计中提取网表并使用文本编辑器以 ASCII 格式查看它。

(RESET0 C49-2 R35-1 U15-10 U17-1)

这里，RESET0表示网表中的一个网络，它连接到电容器 C49 的引脚 2 以及 R35 的引脚 1，依此类推。

PCB网表中的元件如下所示：

[

C44

C0603

100nF

]

C44 是电容，值为 100nF，占位面积为 0603。

不同的原理图工具会有不同的板网和元件格式。 

网表包括什么？

网表格式在信息量方面可以有很大的不同。网表中必须包含以下信息：

参考代号：这些代号/组件标识符用于连接到网络的组件。

引脚号：网络上的每个组件都有一些引脚，因此引脚号将出现在网表中。

网络标签： 您在原理图中为特定网络指定的名称。

完成原理图捕获后，可利用网表在未布线的布局中创建连接线。

这些网被称为老鼠巢，代表两个针之间的最短距离。

如果您不想对原理图进行任何进一步的更改，那么在您对电路板进行布线时，设计数据将保持一致。

使用 Altium Designer 生成网表

通过从连接的铜线命令中选择 Design> Netlist > Create netlist，可以在 Altium Designer 上生成网表。

使用 Altium Designer 生成网表

将出现一个确认对话框，用于创建网表。

网表的生成

点击“是”。创建一个新的网表 并作为活动文档自动打开。

网表文件

网表中的每个网络的名称都来自连接到布线铜的一个焊盘。

使用 Orcad 工具生成网表

使用 Orcad 工具生成网表遵循以下步骤：

从菜单中选择工具>创建网表。

选中 PCB 选项卡后，选中Create PCB Editor Netlist。

浏览要保存的位置。

 如果这是第一次，请选择设置。

浏览到 allegro.cfg 文件的位置。

 单击确定关闭设置。

 单击确定进行网表设计。

网表检查

网表检查是手动完成的重要设计验证步骤，它识别：

设计错误

网络标签——仔细命名网络。RESET 0 和 RESET0是相同的信号名称，不会连接，因为前者在T 和 o之间有一个空格，可以称为排版错误。

单端网络是带有标签但仅连接到一个引脚的网络。

在网表检查期间，原理图布局中的每个连接都会与网表中的每个网络进行检查。

 Altium Designer 中的原理图验证

在导出材料清单或网表时执行原理图验证。

以下是使用 Altium Designer 执行原理图检查的步骤：

要检查设计，请选择Project > Validate PCB Project name。

该软件检查统一数据模型和项目检查设置之间的逻辑、电气和绘图错误。

经过验证的设计经过多次起草和电气检查。

使用 Altium Designer 进行原理图验证

起草支票

验证后，您可以在错误报告选项卡中检查错误和警告，如下图所示。 

将存在与连接的网络、组件等相关的各种违规。每个违规的报告模式都可以通过单击它并在下拉列表中选择所需的值来更改为四个值之一。

起草支票

Altium Designer 中的连接检查

通过选择连接矩阵选项卡来验证电气连接。

这个矩阵提供了一个很好的机制来建立组件引脚和网络标识符之间的连接规则。它指的是可以直接报告为警告或错误的逻辑或电气条件。

在验证期间解释错误

ERC 检查

执行ERC检查以抑制在原理图布局项目编译期间检测到的所有报告的电气规则检查警告或错误违规情况。要进行 ERC 检查，您可以按照 Altium Designer 中的给定步骤进行操作：

 打开输出作业文件。

使用 Altium Designer 对原理图布局进行电气检查

在验证输出下，您可以添加新的验证。

然后从下拉列表中选择电气规则检查。

电气规则检查

 从获得的结果中，您可以选择原理图文档。

 右键单击新添加的 ERC 条目，然后单击 C配置。

验证 – 作为验证的一部分，您可以在使用 ERC 输出生成器时使用下拉列表来定义最大容许错误级别。发布流程的验证阶段使用仅在输出作业中定义的检查，而不是项目级 ERC 检查。因此，您可以定义各种检查集，以确保设计数据的更高完整性。

抑制的错误 - 此选项报告原理图中的任何抑制错误。

显示列 - 您可以选择要在 ERC 报告中显示的列。选择类、文档和消息等选项。进行选择时，预览区域会更新以显示列设置。

要了解通过布局设置、通过约束设置等

错误报告选项卡

错误报告选项卡使您能够在编译项目时为原理图布局文档中存在的每个可能的违规定义报告级别。这些违规设置将与连接矩阵选项卡一起使用，以测试源文档的违规情况。如果发现任何违规，则警告错误或致命错误将在面板中显示为违规消息。

违规网格

该区域显示了项目源文档中存在的所有可能的违规行为。这包括：

与总线、组件、配置约束和参数相关的违规。

每个特定的违规类型都显示有以下字段：

违规类型描述 - 提及违规类型的简短描述。

报告模式 - 使用该字段指定与违反检查相关的不同级别。 

物料清单 

物料清单是创建产品所需的零件、项目、装配体、子装配体、文档和其他材料的综合列表。创建准确的 BOM 很重要，尤其是在您处理装配到装配厂的工作时。

BOM 文件是通过原理图软件中的专用报告生成引擎生成的。这是被称为报告管理器的阶段。
在 Altium Designer 中创建 BOM

从原理图或 PCB 编辑器中选择Reports>Bill of Materials选项。在每种情况下，都可以轻松编译源文档，然后显示报告管理器对话框。

物料清单创建

该对话框显示源文档的所有组件的各种属性。每个文档都有自己的列。它只是选择要包含在生成的 BOM 报告中的数据。数据可以根据需要进行分组和排序。它还能够包含来自项目指定 PCB 的附加数据。

材料清单所需的信息是：

每板数量

制造商部件号 (MPN) 

不要安装零件 (DNI)

分配给每个部分的参考代号

供应商名称（可选）

供应商部件号（可选）

值（可选）

尺寸/占地面积（可选）

零件描述/规格（推荐）

制造商名称（可选）

应针对以下内容进行 BOM 验证：

参考指示符的重复

参考代号与其提及数量的比较

制造商零件编号重复

错误指定的参考指示符范围

零件描述与 MPN 不符

物料清单创建选择

报告管理器可以生成各种输出格式的最终 BOM，例如 PDF、CSV、Excel、HTML 或 XML。首选格式是 Excel 工作表。

在 ALTIUM DESIGNER 中导出 BOM

定义 BOM 的内容后，即可生成报告。

报表管理器的导出选项区域用于导出此数据。

您可以导出物料清单并执行以下步骤：

您可以选择导出数据的格式并使用文件格式下拉菜单。

.CSV（逗号分隔）(*.CSV)

制表符分隔的文本 (*.txt)

MS Excel(*.xls, *.xlsx) 使用 Microsoft Excel

Generic XLS（利用内置格式文件生成器，无需安装 Microsoft Excel 即可生成此格式）

便携文件格式(* .pdf)

网页（*.htm、*.html）

XML 电子表格(*.xml)

如果导出格式为 excel，则可以轻松地将 excel 模板应用于导出的数据。

启用打开导出选项以访问相关软件应用程序中的导出文件。

启用添加到项目 以在创建后获取生成的报告。

您可以在消息中启用报告 BOM 违规，以便在生成期间快速检查活动 BOM。

单击导出以指定需要保存报告的位置。 

在 Altium Designer 中导出 BOM

BOM 中的常见错误

不完整的 MPN - 有时零件编号不完整，这可能导致为组件选择错误的封装。

元件值错误 - 检查元件的所有值，尤其是电阻器、电容器的额定电压、值、容差和额定功率。

组件过时 

组件缺货

对于无错误设计，生成网表和 BOM 的原理图是必不可少的。我们强调了在进行布局设计之前进行 ERC 网表检查和 BOM 检查的必要性。如果您对原理图和网表检查有任何疑问，请在评论部分告诉我们。请参阅我们的 DFM 指南以了解制造方面的设计。