如何检查原理图有没有出错

本文介绍了减少原理图中错误的工具和实践。

是否使用原理图手工组装电路，例如在面包板上，或用于生成印刷品电路板，它是电路物理生产中至关重要的一步。为了防止昂贵且耗时的调试，返工或修改PCB，原理图应在构建电路或启动PCB布局之前尽可能准确和完整。

本文介绍了多年来我用来减少错误并生成准确完整的原理图的工具和实践。我的经验是使用更便宜或免费的原理图捕获程序。我的世界充满了OrCADs，KiCADs，Eagles和类似的生物。

我没有讨论高端EDA套件中没有迁移到低端工具的功能。

准确的原理图以精确和完整的符号开始

无差错原理图的基础是精确的符号。精通原理图捕获软件中的符号编辑器非常重要。即使您不必亲自创建符号，也需要查看和检查符号的属性。让我们通过准确完整的符号来探索我的意思。

该部分的所有引脚都需要在符号中可见。如果部件上有44个引脚，则符号上应该有44个引脚。我从不使用“看不见”的引脚，如电源和接地引脚。此外，始终显示“无连接”引脚。我将讨论两种类型的“无连接”。第一种类型的“无连接”是永远不应连接的引脚。它们可能未在部件内连接，也可能被制造商用于测试。

本示意图中的U3有三个引脚（9,10,15），它们永远不会连接并始终保持“打开“。这个特殊的原理图程序允许将”未连接“类型作为符号的一部分分配给引脚。因此，这些引脚永久标记有一点“x”。我给它们提供了唯一的名称，NC1，NC2等，如原理图所示。原理图程序通常允许重复的名称，例如“VCC”。但是，我总是通过在基本名称“NC”上添加一个数字来给出“No Connects”唯一名称。

第二种类型的“无连接”是可以连接但未在特定设计中连接的引脚。例如，引脚5和6可以连接到某些东西，但在这种设计中，它们没有连接。许多原理图程序允许通过放置“未连接”原理图符号（通常为“X”）来标记未连接的引脚，作为原理图的一部分。如果程序没有“未连接”符号，则可以忽略打开引脚产生的任何警告或错误。

构建精确符号的一个重要部分是为每个人分配正确的“电气类型”销。这些引脚类型由ERC或电气规则检查使用，稍后将对此进行介绍。在引脚上添加“类型”是通过如下所示的菜单完成的。电气类型选择显示引脚的典型电气特性列表。

有时，选择正确的类型需要一点创造力。选择最接近的那个。如果没有选择是有道理的，我经常选择“被动”，它有效地绕过了ERC过程。并非所有程序都具有“未连接”类型。如果不可用，我选择一种类型，如果它连接到某个东西，可能会导致ERC错误。这取决于您如何设置ERC规则。

连接器，FPGA和微控制器是需要修改符号的部件，以便为许多引脚分配适当的电气类型，因为类型取决于设计。修改引脚类型，因为信号分配给引脚。

创建符号的最后一步是找到一个没有干扰的安静的地方，并坐下来使用符号编辑器和数据表。我绕过每个部件，仔细检查每个引脚是否有正确的编号，名称和电气类型。确保所有引脚都在那里。在完成原理图时，最好将符号作为最终检查的一部分进行检查。

在创建符号和最终检查之间花些时间可以防止重复错误。

电气规则检查

ERC或电气规则检查是一种实用程序，它根据一组规则查找不正确的连接。通常，规则寻找不兼容类型的引脚之间的开放引脚或连接。通常，规则使用“连接矩阵”指定。

以下是一个示例：

矩阵中有一行和一列可以分配给一个引脚。由行和列的交叉定义的每个引脚组合都被赋予规则。在这种情况下，矩阵中的绿色元素意味着允许两种类型的引脚之间的连接。 “W”在报告中生成警告。 “E”在报告中产生错误。始终存在具有一组通用规则的默认矩阵。但是，可能必须为您的电路更改矩阵。

ERC有局限性。所有部件上每个引脚的引脚类型必须准确且有意义。然后，规则矩阵必须对特定电路有意义。即使有限制，也可以在原理图上运行ERC！修改电路的规则矩阵并修改原理图，直到所有警告和错误消失为止。

如何检查网络列表

我总是执行手动扫描网表。关于这项检查的必要性可能存在一些分歧，但我发现错误通过了其他检查。对我来说，找到一个错误值得付出努力。这是分解为步骤的技术。

步骤1：为所有网络分配一个有意义的名称。

名称可以简短而且对设计人员有意义，但每个网络应具有唯一的指定名称。三到四个字母通常就足够了。如果设计者未指定名称，则原理图程序可能会也可能不会指定一个名称。这取决于网表格式。通常，为名称分配一个以“N”开头的数字。例如，“N0001234”。上面的示意图为连接到U3的每个网络都有一个设计者生成的名称。

步骤2：查找网表格式。

您需要查找您的原理图程序支持的格式，易于人类阅读。

这些格式似乎随着时间的推移而消失，这是一个不幸的趋势。寻找基本格式，例如“Wirelist”。在过去，“Wirelist”用于手动连接电路。以下是一个简单格式的例子。

“APD40”是网络名称，它显示从U77引脚2到U31引脚3的连接。引脚名称为A0和CP0，依此类推。

步骤3：重命名任何名为的网络通过原理图软件。

查找并重命名由原理图软件分配名称的网络，而不是由设计人员创建的有意义名称。

在文本编辑器中打开网表并搜索对于适当的文本字符串或手动扫描网络连接并查找自动分配的名称。为这些网络创建有意义的名称。重新构建网表并再次搜索。继续进行，直到所有自动分配的名称都消失。

步骤4：手动扫描网表以查找错误。

这需要一些练习和耐心但是在设计中发现一个错误值得付出努力。例如，设计人员将知道特定网络上的连接数。在上面的示例中，网络“APD40”在网络上有两个连接，所有名称为“APDnn”的网络都相似，每个网络都有两个连接。如果没有两个连接，则存在问题。电源和接地连接对于检查这种方式尤为重要。例如，如果您知道十个引脚由名为VCC_5V的网络供电，请在网表中查找十个连接。

分配有意义的网络名称还有其他好处。它可以更容易地在错误报告中找到网络。它还可以更轻松地与PCB设计人员和项目中的其他人进行通信。

交叉参考检查

原理图程序将有一种方法来生成物料清单（BOM）或交叉参考报告。使用该报告检查拼写错误，格式错误或缺失的参考指示符。

这是一个很好的做法，尽管不是绝对必要的，但是要有顺序的参考指示符，没有缺失的数字。这样可以保持整洁，并防止项目中的其他人想知道某个部件是否可能丢失。如果由于某种原因维持顺序编号是不可行的，您可以通过原理图或BOM中包含的注释识别跳过的参考标志符来最小化混淆。

奖金提示：网络突出显示

净突出显示是选择网络并使整个网络以不同的颜色或厚度显示的能力。此功能不在所有原理图程序中。

突出显示应该贯穿整个设计并显示在所有工作表上。浏览整个原理图并突出显示网络是手动检查连接的好方法。它对于检查通常在多张纸上有很多连接的电源和接地网特别有用。以下是VCC突出显示的上一个原理图。

有关原理图的更多信息

了解原理图

PCB设计指南：从PCB原理图到电路板布局