技术资讯 | 辅助协作的简单原理图文档

耀创深圳

电子设备的原理图作为 PCB 设计的基础用于显示电路图。除了定义器件和电路之间的电气连接之外，原理图还有更深层次的作用：展示理解设计所需的文档。这是一种前端文档，要充分理解设计的核心功能、过去的修订版本以及器件之间的高级连接，此文档必不可少。
如果希望在单个文档中准确地传达这些信息，而不是将要求分散到多个文档中，那么可以在原理图中包含一些简单的文档。对于多学科协作的工程团队来说，这种方法有诸多优势，大型公司在处理复杂产品时通常采用这种方法。除了电路图之外，以下是我们可以在原理图中使用的一些文档。

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电路图以外的核心文档

产品开发所需的文档通常被汇编成工程要求文档。在原理图中包括部分相关数据并不会影响工程要求文档，但可以让合作者更容易理解设计的功能。考虑到这一点，我们可以在原理图中手绘或导入一些简单的文档，以创建更详细的设计视图，例如：

目录
框图
电源和时序排序
修订历史记录

目录
这听起来只是一份简单的文档，但随着设计规模扩大，目录就会变得非常重要。仅有少数几张原理图的设计并不需要目录，但是，包含许多器件和大量网络的复杂设计必然也包含大量的原理图。设计中包含数十张原理图的情况并不少见，在这种情况下，想要跟踪原理图中的每一张图纸可能会很困难。

如果已决定为设计创建目录，请将其作为原理图的第一页。在原理图绘制工具中，按照希望的原理图打印顺序对每张图纸进行顺序编号。将原理图导出为 PDF 文件后，目录将自动包含在内，并与编号正确匹配。


目录文档示例

框图
要查看电子设备中各个子系统之间的连接，框图是很好的工具。超大型系统、刚柔结合 PCB 或具有多个电路板的系统可能需要多个框图才能充分传达连接性和功能性。请务必包含这些内容，因为它们有助于指导审核人员、开发人员或其他工程师，帮助他们理解这个系统。

绘制框图没有固定的规则，但框图通常会包含以下一些元素：
驱动功能的主要器件
连接组或特定接口，例如 SPI 或 I2C
包含重要模块电路的图纸名称或页码
用作输入和输出的连接器
通过颜色编码来区分信号、电源和某些功能模块组

请记住，您可以自由地按照自己认为合适的方式绘制框图，只要它能够传达理解设计架构所需的信息即可。


电源部分框图示例。（来源：Ultra Librarian）

电源和时序排序
一些系统会有关于电源、外围设备启动（或两者皆有）的时序或排序要求。对于具有多个调节器并将电力分散到整个系统的设备（例如嵌入式系统或复杂电源系统）来说，情况确实如此。一些射频设备还需要对系统的各个部分（例如功率放大器或振荡器）进行电源排序。

如果包括电源排序和时序图，可帮助系统架构师了解系统通电时的预期情况。这也可以帮助测试工程师在设计手动或自动测试时理解正确的功能。电源排序图应清楚地显示稳压器通电的顺序。更详细的选项将显示不同稳压器之间的时间偏移以及通电时所涉及的稳压器的最终电压水平。


电源和时序排序文档示例

修订历史记录
创建制造和装配图纸的工程师应该非常熟悉修订模块，因为图纸中通常会包含修订模块。修订历史记录也可以包含在电气原理图中，它们可以帮助用户了解项目的变更历史记录。修订历史记录应该显示高级别的修订：不需要列出每个器件的每次变更，而是列出设备架构中实现的高级变更。

变更日志应该包括：
应用变更的日期
实施变更的设计版本
负责实施变更的工程师
审核和/或批准变更的人员

修订版本编号应与实施变更的修订版本编号相匹配。此外，也可以在原理图变更列表中包含构建日期，该日期标志着停止在修订中跟踪更改。原理图变更日志中跟踪的变更应仅包括后来在 PCB 中更新的电路变更。此变更日志文档可能与公司 VCS 中包含的注释条目不同。

跳线设置
无论是在测试期间还是在生产线上，跳线都与重新配置 PCB 密切相关。在最终确定大规模生产之前调试设计时，跳线也很有帮助。它们通常作为引脚接头摆放，并包含中心引脚的输入，如下所示。

跳线设置应包含在原理图中，以便明确呈现跳线配置对于电路的影响。至少，在原理图中应该包括在正常系统条件下应用并放置在组装中的默认设置。这可以直接用符号绘制（见下文）或作为注释放置在符号旁边。另外要确保在设计的组装 BOM 中包含跳线，并在组装器的文档中包含所有跳线摆放说明。


条线设置文档示例

外围设备寻址说明
在嵌入式系统中，一些外围设备需要使用配置电阻来进行寻址，有时也使用跳线。通常会将设备拉至高电压或低电压来为接口（例如 I2C）设置特定地址。这也适用于具有特殊逻辑接口的总线，例如使用 MCU/FPGA 的 GPIO 配置的并行总线。

默认跳线或电阻设置以及这些设置将施加的地址都应包含在注释中。如果使用电阻，则应用配置的方式通常是将某些电阻设置为 DNP。请确保将此注释作为默认设置的一部分包含在这些电阻旁边，并包含设置新地址时的替代设置。

外围设备寻址说明示例

要使 PCB 可配置，另一种方法是应用焊桥接或切割痕迹。还应包括相同的跳线文档。如果可焊桥接将用于配置，最好说明将焊接到焊桥焊盘上的电阻值，以设置预期的配置状态。

另一个选择是包含一个列出可配置器件地址的地址表。下面显示了一个示例 I2C 地址表，其中包含的地址视为静态地址。


地址表示例

PCB 设计注释
最后，还有可在原理图图纸中应用的 PCB 设计注释。pcb设计注释提供两种功能：它们指导 PCB工程师放置特定部件的方法/位置，并为将要执行设计审核的设计工程师提供指南。

PCB设计指南应始终保持具体，列出需要将哪个指示器放置在 PCB中的特定位置。这通常适用于连接器、安装孔或散热器等大型元件。这些注释也可以应用于风扇、紧固件、LED 或传感器。


设计注释示例

其它文档
从技术上来说，用户可以根据需要在原理图中包含任何文档，其中包括有助于传达系统当前功能的测试和仿真结果。还可以包括高级工程要求，因为这能帮助其他团队成员更好地理解设计意图。例如，设计中可以包括特定器件的工作温度要求、模拟电路的短路计算或特定走线的阻抗要求。

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原文由Cadence楷登PCB及封装资源中心整理撰写。
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