本文介紹了減少原理圖中錯誤的工具和實踐。

是否使用原理圖手工組裝電路，例如在面包板上，或用于生成印刷品電路板，它是電路物理生產中至關重要的一步。為了防止昂貴且耗時的調試，返工或修改PCB，原理圖應在構建電路或啟動PCB布局之前盡可能準確和完整。

本文介紹了多年來我用來減少錯誤并生成準確完整的原理圖的工具和實踐。我的經驗是使用更便宜或免費的原理圖捕獲程序。我的世界充滿了OrCADs，KiCADs，Eagles和類似的生物。

我沒有討論高端EDA套件中沒有遷移到低端工具的功能。

準確的原理圖以精確和完整的符號開始

無差錯原理圖的基礎是精確的符號。精通原理圖捕獲軟件中的符號編輯器非常重要。即使您不必親自創建符號，也需要查看和檢查符號的屬性。讓我們通過準確完整的符號來探索我的意思。

該部分的所有引腳都需要在符號中可見。如果部件上有44個引腳，則符號上應該有44個引腳。我從不使用“看不見”的引腳，如電源和接地引腳。此外，始終顯示“無連接”引腳。我將討論兩種類型的“無連接”。第一種類型的“無連接”是永遠不應連接的引腳。它們可能未在部件內連接，也可能被制造商用于測試。

本示意圖中的U3有三個引腳（9,10,15），它們永遠不會連接并始終保持“打開“。這個特殊的原理圖程序允許將”未連接“類型作為符號的一部分分配給引腳。因此，這些引腳永久標記有一點“x”。我給它們提供了唯一的名稱，NC1，NC2等，如原理圖所示。原理圖程序通常允許重復的名稱，例如“VCC”。但是，我總是通過在基本名稱“NC”上添加一個數字來給出“No Connects”唯一名稱。

第二種類型的“無連接”是可以連接但未在特定設計中連接的引腳。例如，引腳5和6可以連接到某些東西，但在這種設計中，它們沒有連接。許多原理圖程序允許通過放置“未連接”原理圖符號（通常為“X”）來標記未連接的引腳，作為原理圖的一部分。如果程序沒有“未連接”符號，則可以忽略打開引腳產生的任何警告或錯誤。

構建精確符號的一個重要部分是為每個人分配正確的“電氣類型”銷。這些引腳類型由ERC或電氣規則檢查使用，稍后將對此進行介紹。在引腳上添加“類型”是通過如下所示的菜單完成的。電氣類型選擇顯示引腳的典型電氣特性列表。

有時，選擇正確的類型需要一點創造力。選擇最接近的那個。如果沒有選擇是有道理的，我經常選擇“被動”，它有效地繞過了ERC過程。并非所有程序都具有“未連接”類型。如果不可用，我選擇一種類型，如果它連接到某個東西，可能會導致ERC錯誤。這取決于您如何設置ERC規則。

連接器，FPGA和微控制器是需要修改符號的部件，以便為許多引腳分配適當的電氣類型，因為類型取決于設計。修改引腳類型，因為信號分配給引腳。

創建符號的最后一步是找到一個沒有干擾的安靜的地方，并坐下來使用符號編輯器和數據表。我繞過每個部件，仔細檢查每個引腳是否有正確的編號，名稱和電氣類型。確保所有引腳都在那里。在完成原理圖時，最好將符號作為最終檢查的一部分進行檢查。

在創建符號和最終檢查之間花些時間可以防止重復錯誤。

電氣規則檢查

ERC或電氣規則檢查是一種實用程序，它根據一組規則查找不正確的連接。通常，規則尋找不兼容類型的引腳之間的開放引腳或連接。通常，規則使用“連接矩陣”指定。

以下是一個示例：

矩陣中有一行和一列可以分配給一個引腳。由行和列的交叉定義的每個引腳組合都被賦予規則。在這種情況下，矩陣中的綠色元素意味著允許兩種類型的引腳之間的連接。 “W”在報告中生成警告。 “E”在報告中產生錯誤。始終存在具有一組通用規則的默認矩陣。但是，可能必須為您的電路更改矩陣。

ERC有局限性。所有部件上每個引腳的引腳類型必須準確且有意義。然后，規則矩陣必須對特定電路有意義。即使有限制，也可以在原理圖上運行ERC！修改電路的規則矩陣并修改原理圖，直到所有警告和錯誤消失為止。

如何檢查網絡列表

我總是執行手動掃描網表。關于這項檢查的必要性可能存在一些分歧，但我發現錯誤通過了其他檢查。對我來說，找到一個錯誤值得付出努力。這是分解為步驟的技術。

步驟1：為所有網絡分配一個有意義的名稱。

名稱可以簡短而且對設計人員有意義，但每個網絡應具有唯一的指定名稱。三到四個字母通常就足夠了。如果設計者未指定名稱，則原理圖程序可能會也可能不會指定一個名稱。這取決于網表格式。通常，為名稱分配一個以“N”開頭的數字。例如，“N0001234”。上面的示意圖為連接到U3的每個網絡都有一個設計者生成的名稱。

步驟2：查找網表格式。

您需要查找您的原理圖程序支持的格式，易于人類閱讀。

這些格式似乎隨著時間的推移而消失，這是一個不幸的趨勢。尋找基本格式，例如“Wirelist”。在過去，“Wirelist”用于手動連接電路。以下是一個簡單格式的例子。

“APD40”是網絡名稱，它顯示從U77引腳2到U31引腳3的連接。引腳名稱為A0和CP0，依此類推。

步驟3：重命名任何名為的網絡通過原理圖軟件。

查找并重命名由原理圖軟件分配名稱的網絡，而不是由設計人員創建的有意義名稱。

在文本編輯器中打開網表并搜索對于適當的文本字符串或手動掃描網絡連接并查找自動分配的名稱。為這些網絡創建有意義的名稱。重新構建網表并再次搜索。繼續進行，直到所有自動分配的名稱都消失。

步驟4：手動掃描網表以查找錯誤。

這需要一些練習和耐心但是在設計中發現一個錯誤值得付出努力。例如，設計人員將知道特定網絡上的連接數。在上面的示例中，網絡“APD40”在網絡上有兩個連接，所有名稱為“APDnn”的網絡都相似，每個網絡都有兩個連接。如果沒有兩個連接，則存在問題。電源和接地連接對于檢查這種方式尤為重要。例如，如果您知道十個引腳由名為VCC_5V的網絡供電，請在網表中查找十個連接。

分配有意義的網絡名稱還有其他好處。它可以更容易地在錯誤報告中找到網絡。它還可以更輕松地與PCB設計人員和項目中的其他人進行通信。

交叉參考檢查

原理圖程序將有一種方法來生成物料清單（BOM）或交叉參考報告。使用該報告檢查拼寫錯誤，格式錯誤或缺失的參考指示符。

這是一個很好的做法，盡管不是絕對必要的，但是要有順序的參考指示符，沒有缺失的數字。這樣可以保持整潔，并防止項目中的其他人想知道某個部件是否可能丟失。如果由于某種原因維持順序編號是不可行的，您可以通過原理圖或BOM中包含的注釋識別跳過的參考標志符來最小化混淆。

獎金提示：網絡突出顯示

凈突出顯示是選擇網絡并使整個網絡以不同的顏色或厚度顯示的能力。此功能不在所有原理圖程序中。

突出顯示應該貫穿整個設計并顯示在所有工作表上。瀏覽整個原理圖并突出顯示網絡是手動檢查連接的好方法。它對于檢查通常在多張紙上有很多連接的電源和接地網特別有用。以下是VCC突出顯示的上一個原理圖。

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