PCB系列教程:首张原理图设计实战

先放一张成品照

华强买电阻-第一张原理图(上)-PCB系列教程1-5_买电阻

这篇先讲讲怎么画这个电路板的原理图。我计划通过三个案例讲解PCB的设计技能,分别是贴片元件焊接练习板、流水灯电路板、STM32单片机开发板,难度都不大,都算是低速双面板。学完以后应付本科生毕设级别的设计应当没有问题。

第一个板子,贴片元件焊接练习板,除了用于熟悉AD软件的操作以外,还有很多电阻和电容,用于练习贴片元器件的焊接,可谓AD操作、焊接技能两开花。



原理简介

华强买电阻-第一张原理图(上)-PCB系列教程1-5_AD_03



这个图主要的原理是这样的:芯片U1是MC14060是个二进制计数器,它的CLK引脚接个振荡信号,就能够让计数器+1,计数器对着8个输出,输出接LED,就看到了看到类似于流水灯的效果。

有趣的是,这个芯片自带2路反向输出,接个RC电路,就构成了一个非对称式多谐振荡器,形成振荡信号。原理大致如下,视频还算直观。

下边的MC74AC138D是三八译码器,将二进制计数器的3位数据连接到译码器的输入引脚,输出引脚的8个LED有1个被点亮。随着输入数据的逐次变化,被点亮的LED也按位切换,显示出流水灯的效果。

原理图中,采用了多个电阻与电容串联,其目的在于学生练习焊接。如果串联的多个电阻中,存在虚焊,则相当于断路,会看不到LED流水的现象。电容焊接失败较难检测,会影响振荡电路的频率,让LED流水的速度异常。

元件的属性

创建工程,获取、安装集成库的过程略,可参考以前的教程。

放入原理图中的元器件,位号、型号等信息缺失,需要修改属性。

双击需要修改参数的元器件,或者在放置元器件的过程中按下Tab键,或者选中元器件以后打开Properties面板,可以修改元件属性。一般情况下关注Designator、Comment、Description、以及Footprint。

Designator:位号,一般用于标记元器件的种类与序号,例如U1代表芯片1,R2代表电阻2,C5代表电容5,问号代表还没有修改序号。其中元器件种类与字母有约定俗成的对应关系,以后会详细介绍。序号可以手动修改,也可以设置自动编号。

Comment:翻译过来是“注释”,其实含义更像是参数,用于描述器件的基本特征,比如电阻的阻值、精度、电容的容值与耐压。

Description:描述信息,通常用语用于方便采购,可以不填写。

FootPrint:封装。

眼睛的图标用于设置元件的标示在原理图上是否可见,锁的图标用于设置元件锁定与解锁,被锁定的属性在解锁前无法修改,用于防止误操作。

华强买电阻-第一张原理图(上)-PCB系列教程1-5_原理图_04



华强买电阻

原理图中要体现元器件的具体型号,以后要从原理图中导出BOM表,BOM表用于采购元器件。那么,画原理图的时候,就要思考如何确定元器件的采购信息。

假如你想买一个电阻,你需要告诉卖家,哪些参数呢?

华强买电阻-第一张原理图(上)-PCB系列教程1-5_AD_05

实不相瞒,笔者多年前,第一次去电子市场,打算买几个电阻,老板问我,买什么样的电阻,我确实不知道该怎么描述我需要的电阻,我说,,,就是那种常用的电阻。现在想起来,仍然尴尬地用脚指头抠出来了个三室一厅。当时还感觉一个电阻2毛钱好便宜,后来才知道,批量买电阻,一个不到1分钱。


原理图才不是按图索骥

看上去本文的任务好像是,对照着PDF,画个原理图。有点像按图索骥,实际上并非如此。绘制原理图的过程,其实是一个设计的过程。

原理图中放置个1K电阻,很简单。为什么放置这个1K的电阻?功率多大?封装如何?允差多少?这些问题,才是关键。

绘制原理图的时候,就应当弄清楚电路的原理,以及每个元器件的作用,并且确定每个元器件的型号。从工作的角度来说,画原理图的,与画PCB的,很可能不是同一个人;使用元器件的,跟购买元器件的,也不是同一个人。要在设计原理图的阶段,就完成器件选型的工作。所以,原理图中的所有元器件,都应标记清楚型号。



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