繪制電氣原理圖如何正確的使用電氣符號(hào)

電氣工程師不僅需要能夠看懂電氣原理圖，還需要知道如何設(shè)計(jì)繪制電氣原理圖，電氣原理圖的設(shè)計(jì)一定按照電氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)去設(shè)計(jì)，不僅方便維護(hù)人員接線，更要方便維護(hù)人員等相關(guān)從事電氣行業(yè)人員使用，使他們能更加快速的解決電氣故障。下面我?guī)Т蠹乙黄饋?lái)了解電氣圖繪制時(shí)的幾個(gè)注意事項(xiàng)，幫助大家完成準(zhǔn)確、清晰和可理解的電氣原理圖。

標(biāo)準(zhǔn)符號(hào)

繪制電氣原理圖使用正確的電氣符號(hào)是十分重要的，因?yàn)樗鼈兙哂幸恢碌暮x并且易于理解，確保使用符合國(guó)際或國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的符號(hào)。

排列整齊

將電氣元件以邏輯和清晰的方式排列在圖紙上，使得電路結(jié)構(gòu)一目了然。按照信號(hào)流的順序繪制電氣線路，盡量避免交叉和交錯(cuò)排列。

標(biāo)注

為每個(gè)元件和連接線添加必要的文字標(biāo)注，例如元件的型號(hào)、額定值、控制信號(hào)等。這樣可以使得圖紙更加易讀，并且便于理解電路的功能與操作。

連接方式

繪制明確的連接方式，包括使用箭頭表示電流流動(dòng)的方向和線段的起始點(diǎn)和終止點(diǎn)。確保圖紙中的連接關(guān)系準(zhǔn)確無(wú)誤，以免造成誤解或操作上的問(wèn)題。

繪制比例

根據(jù)圖紙尺寸和元件大小合理選擇比例，以確保圖紙的可讀性?？梢允褂眠m當(dāng)?shù)目s放和網(wǎng)格來(lái)幫助繪制和測(cè)量。

分組和層次結(jié)構(gòu)

對(duì)于復(fù)雜的電氣圖，將電路按照功能或部件進(jìn)行分組，并采用層次結(jié)構(gòu)的方式進(jìn)行繪制。這樣可以簡(jiǎn)化圖紙的復(fù)雜性，使其更易讀和管理。

標(biāo)題和圖例

在電氣圖的頂部添加清晰明確的標(biāo)題，描述圖紙的主要內(nèi)容和用途。同時(shí)，在圖紙的邊緣或底部添加圖例，解釋每個(gè)符號(hào)的含義和用途，以方便他人理解圖紙。

線條粗細(xì)和顏色

使用適當(dāng)?shù)木€條粗細(xì)和顏色來(lái)區(qū)分不同類型的電氣線路，例如電源線、控制線、信號(hào)線等。這樣可以提高可讀性和理解性。

可訪問(wèn)性

考慮繪制電氣圖時(shí)的可訪問(wèn)性需求，包括字體大小、對(duì)比度、顏色友好性等。確保電氣圖對(duì)所有人都易讀和理解。

繪圖工具

選擇適合需求的繪圖工具，可以是電子繪圖軟件或手繪工具。如果使用電子繪圖軟件，確保熟悉軟件的操作，并學(xué)會(huì)使用其功能來(lái)創(chuàng)建和編輯電氣圖。

以上這些就是一些常見(jiàn)的電氣圖繪制注意事項(xiàng)，遵循這些注意事項(xiàng)將有助于你繪制清晰、準(zhǔn)確和易于理解的電氣原理圖。當(dāng)然一切都需要你根據(jù)項(xiàng)目的具體要求進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和補(bǔ)充。希望大家可以繪制出更加優(yōu)質(zhì)的電氣圖紙!大家有什么其他的見(jiàn)解，歡迎留言區(qū)討論和分享。

有很多關(guān)于繪制原理圖符號(hào)的討論。使你的原理圖符號(hào)能夠讓人理解非常重要。有時(shí)用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD)軟件包中預(yù)先做好的符號(hào)就可以了，但大多數(shù)符號(hào)并不太理想。請(qǐng)確保你的軟件包能方便地創(chuàng)建符號(hào)，因?yàn)槟憧赡艿弥匦吕L制每個(gè)單獨(dú)元件，以及創(chuàng)建新的元件。CAD軟件包含的上萬(wàn)種符號(hào)只是你重新繪制它們的基礎(chǔ)。

好的原理圖應(yīng)該有可預(yù)測(cè)的信號(hào)流向。這個(gè)流向要求輸入部分位于左邊和上邊，輸出部分位于右邊和下邊。當(dāng)然這并非鐵板一塊，但如果你希望其他工程師一眼就能理解你的原理圖，遵循這個(gè)規(guī)則就非常重要。如果我高聲對(duì)你喊叫，“區(qū)別什么有做這樣?”這種語(yǔ)法結(jié)構(gòu)顯然讓人難懂，但如果我按從右到左的順序說(shuō)，“這樣做有什么區(qū)別?”那么你馬上就能理解了。雖然許多半導(dǎo)體公司賺了很多錢，并提供很多支持，但很多時(shí)候他們專注于芯片內(nèi)部，而做不到正確的原理圖流向(圖1)。

圖1：目前許多公司畫(huà)的原理圖符號(hào)模仿的是元件的引腳圖，而不是信號(hào)流向。

圖1中的六反相器U1不是很實(shí)用。它將6個(gè)反相器合成在一個(gè)符號(hào)中，并且左邊和右邊都有輸入輸出。引腳長(zhǎng)度也不需要那么長(zhǎng)。U2這個(gè)符號(hào)稍微好一些，輸入都在左邊，輸出都在右邊。像我這樣一把年紀(jì)的人不喜歡彩色背景，因?yàn)榻?jīng)過(guò)六次黑白拷貝黃色會(huì)變成黑色，從而讓你無(wú)法看清任何東西。我創(chuàng)建的U3由不同元件組成(異構(gòu)元件)，包括6個(gè)相同的元件和表示電源與地的第7個(gè)元件。排阻RP1是非常愚蠢的畫(huà)法，當(dāng)這些電阻應(yīng)該處于原理圖上不同位置時(shí)很容易把原理圖弄得一團(tuán)糟。RP2顯示了異構(gòu)元件在這種時(shí)候的作用。

一些半導(dǎo)體公司采用ANSI符號(hào)畫(huà)邏輯器件，這顯然是由缺乏分析的線性思維的人發(fā)明的，而不是模擬工程師眼中的圖形化思維(圖2)。

圖2：許多工程師都不喜歡ANSI/IEEE邏輯符號(hào)畫(huà)法，這些符號(hào)簡(jiǎn)直是非徒無(wú)益，而又害之。顯示實(shí)際的邏輯符號(hào)稍好一些。

CAD軟件包中附帶的元件基本上是沒(méi)有用的。較好的做法是將元件一分為二。更好的做法是將電源獨(dú)立出來(lái)，這樣就不會(huì)弄亂信號(hào)流向。模擬工程師最想要的是在元件內(nèi)部稍微畫(huà)一些能表示其功能的圖案。

對(duì)于多元件封裝來(lái)說(shuō)(比如許多邏輯門)，原理圖符號(hào)需要分解開(kāi)來(lái)，因?yàn)槟愫苌贂?huì)在原理圖的同一個(gè)地方使用全部這些元件。這個(gè)原則同樣適用于雙路或四路運(yùn)放。元件符號(hào)可以采用德·摩根等效符號(hào)(圖3)。我非常敬佩那些能夠通過(guò)布爾表達(dá)式來(lái)理解電路工作的工程師，但我還是喜歡圖形化的表達(dá)方式——通過(guò)圖形可以想象位于D鎖存器中的比特，或者多路復(fù)用器中斷言給定輸入的引腳。

圖3：早在1995年，OrCAD 9就允許用德·摩根等效符號(hào)表示與非(NAND)門。

Altium/CircuitStudio可以讓用戶給元件分配不同的“模式”完成相同的任務(wù)。如果你想畫(huà)一個(gè)“引腳上負(fù)下正”模式的運(yùn)放符號(hào)就非常方便。若是沒(méi)有等效符號(hào)，如果你想垂直翻轉(zhuǎn)一個(gè)元件，也會(huì)把正電源放到下邊，把地放到上邊去。通過(guò)調(diào)用繪制的德·摩根等效符號(hào)，你可以交換輸入引腳，同時(shí)保持電源和地的位置不變。解決這個(gè)問(wèn)題的另外一種方法是制作一個(gè)具有獨(dú)立電源的異構(gòu)元件(U6)。現(xiàn)在你可以垂直翻轉(zhuǎn)運(yùn)放，將負(fù)引腳放到上面來(lái)。

某個(gè)年代的原理圖程序出現(xiàn)于這樣一個(gè)時(shí)期：PCB上大約有40個(gè)14引腳的邏輯芯片，每個(gè)芯片配一個(gè)去耦電容，再加上一個(gè)卡緣連接器。在1985年，DOS OrCAD甚至不能畫(huà)三角形。這是那個(gè)年代的局限，也是那個(gè)年代需要擔(dān)心的事。當(dāng)時(shí)許多公司覺(jué)得PCB上只有一個(gè)電源，即VCC(兩個(gè)“C”代表“公共集電極”，因?yàn)樗羞@些邏輯門都饋送電源給許多晶體管的集電極)。因此PCB只需要VCC和地。CAD公司的程序員甚至認(rèn)為不需要在芯片上顯示電源引腳。他們只是發(fā)明了“零長(zhǎng)度”引腳，然后版圖設(shè)計(jì)程序會(huì)將所有相同名字的引腳連接在一起。程序員認(rèn)為工程師使用最后生成網(wǎng)絡(luò)表的原理圖簡(jiǎn)直太蠢了。

說(shuō)到地，“公共端”或“回流端”其實(shí)更貼切，除非你的電路連接到墻上插座的大地引腳(圖4)。我承認(rèn)這只是個(gè)人喜好，但我喜歡美國(guó)風(fēng)格的電源和電阻符號(hào)，在晶體管和MOSFET上有個(gè)圓圈，且MOSFET清楚地指示了N溝道或P溝道類型。

圖4：地、電源、電阻、晶體管和MOSFET等各種元件符號(hào)。

我碰到過(guò)一位教授，如果他看到你在汽車收音機(jī)原理圖上有大地符號(hào)，會(huì)給你不及格的判定。汽車底盤(pán)是一種不同的符號(hào)，不管Altium叫它大地，還是你在大多數(shù)PCB上使用的三角符號(hào)，都意味著公共端或回流端。我個(gè)人的喜好是使用箭頭代表電源，我也沒(méi)遇到過(guò)哪一位工程師喜歡R1和R2那樣歐洲畫(huà)法的電阻，甚至Altium里的可變電阻符號(hào)R3也沒(méi)有意義，除非它有三個(gè)腳，或者在封裝上把兩個(gè)腳短接在一起。我也喜歡晶體管上的圓圈、短引腳、字母N或P清晰地顯示MOSFET的類型，以及有助于顯示管子類型的柵極引腳，可以翻轉(zhuǎn)的P溝道類型，以便源極位于上面，因?yàn)楦嗟恼娫匆苍谏厦妗Ｎ液苄蕾pAltium/CircuitStudio顯示體二極管。

在現(xiàn)代設(shè)計(jì)中，電源和地引腳不可見(jiàn)帶來(lái)的問(wèn)題是，當(dāng)版圖封裝的電源連接錯(cuò)誤時(shí)電路經(jīng)常會(huì)燒掉。經(jīng)常會(huì)燒。這是一個(gè)很嚴(yán)重的問(wèn)題，因?yàn)槟憧赡苡卸鄠€(gè)帶電源的層，而重新做PCB甚至重新搭建原型是很困難的?；谶@個(gè)理由，我們?cè)S多人會(huì)把電源引腳明確地畫(huà)出來(lái)。對(duì)于像四運(yùn)放這樣的多元件封裝來(lái)說(shuō)有三種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)(圖5)。第一種方法是你可以將電源引腳畫(huà)在每個(gè)元件上。第二種方法是只將電源引腳畫(huà)在其中一個(gè)元件上，這時(shí)要確保將所有未用元件也都放到原理圖上。第三種方法是將四運(yùn)放設(shè)計(jì)成由5個(gè)元件組成的異構(gòu)封裝，包括4個(gè)獨(dú)立的運(yùn)放和一個(gè)單獨(dú)的電源與地引腳元件。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是你可以將電源與地元件和所有去耦電容放在一起。缺點(diǎn)是你可能忘了放電源與地元件，由此帶來(lái)的災(zāi)難是器件沒(méi)有供電而不是接錯(cuò)電源。一個(gè)技巧是將電源引腳作為封裝中的第一個(gè)元件，這樣當(dāng)你放置這個(gè)元件時(shí)第一個(gè)放的就是電源。不管怎樣，你都應(yīng)該將所有元件都放到原理圖中去，以便給未用元件合適的偏置，防止它們發(fā)生振蕩。

圖5：電源和地不要使用零長(zhǎng)度的引腳。

相反，最好在U1的每個(gè)元件上畫(huà)出電源引腳。你也可以只在封裝的某個(gè)元件上畫(huà)電源引腳，但要確保所有元件都被放置，這樣你就不會(huì)忘了連接電源(U2)。U3封裝則是使用了一個(gè)單獨(dú)的“元件”來(lái)畫(huà)電源和地。這樣做的優(yōu)點(diǎn)是你可以翻轉(zhuǎn)運(yùn)放，根據(jù)電路需要靈活地將負(fù)引腳放在正引腳的上面或下面。

十幾年前Cadence的OrCAD中就有這些異構(gòu)元件了，這種方法還可以將連接器分解成若干塊。這樣做同樣是為了保持原理圖的信號(hào)流向，確保每根線連接正確的連接器(圖6)?，F(xiàn)在你可以確保你的原理圖流向是從左到右的，使得其他工程師理解起來(lái)更加容易，也能讓你在5年后再看時(shí)更加容易理解。