Regeln und Richtlinien zum Zeichnen guter Schaltpläne

Ein Schaltplan ist eine visuelle Darstellung einer Schaltung. Als solches besteht sein Zweck darin, jemand anderem eine Schaltung mitzuteilen. Ein Schaltplan in einem speziellen Computerprogramm für diesen Zweck ist auch eine maschinenlesbare Beschreibung der Schaltung. Diese Verwendung ist in absoluten Zahlen leicht zu beurteilen. Entweder werden die richtigen formalen Regeln zur Beschreibung der Schaltung befolgt und die Schaltung ist korrekt definiert oder nicht. Da es dafür feste Regeln gibt und das Ergebnis maschinell beurteilt werden kann, ist dies hier nicht der Punkt der Diskussion. In dieser Diskussion geht es um Regeln, Richtlinien und Vorschläge für gute Schaltpläne für den ersten Zweck, der darin besteht, einem Menschen eine Schaltung zu vermitteln. Gut und Böse werden hier in diesem Zusammenhang beurteilt.

Da ein Schaltplan Informationen vermitteln soll, tut ein guter Schaltplan dies schnell, klar und mit einer geringen Wahrscheinlichkeit von Missverständnissen. Es ist notwendig, aber bei weitem nicht ausreichend, dass ein Schema korrekt ist. Wenn ein Schema wahrscheinlich einen menschlichen Beobachter irreführt, ist es ein schlechtes Schema, ob Sie schließlich zeigen können, dass es nach sorgfältiger Entschlüsselung tatsächlich korrekt war. Der Punkt ist Klarheit . Ein technisch korrekter, aber verschleierter Schaltplan ist immer noch ein schlechter Schaltplan.

Einige Leute haben ihre eigenen dummen Meinungen, aber hier sind die Regeln (tatsächlich werden Sie wahrscheinlich eine breite Übereinstimmung zwischen erfahrenen Leuten in den meisten wichtigen Punkten feststellen):

1. Verwenden Sie Komponentenbezeichner

   Dies geschieht bei jedem Schaltplan-Erfassungsprogramm so ziemlich automatisch, aber wir sehen hier immer noch oft Schaltpläne ohne sie. Wenn Sie Ihren Schaltplan auf eine Serviette zeichnen und dann scannen, achten Sie darauf, Komponentenbezeichner hinzuzufügen. Diese machen es viel einfacher, über die Schaltung zu sprechen. Ich habe Fragen übersprungen, wenn Schaltpläne keine Komponentenbezeichnungen hatten, weil ich keine Lust hatte, mich mit dem zweiten 10-kΩ-Widerstand von links neben dem oberen Druckknopf herumzuärgern . Es ist viel einfacher, R1, R5, Q7 usw. zu sagen.

2. Bereinigen Sie die Textplatzierung

   Schaltplanprogramme ordnen Teilenamen und -werte im Allgemeinen basierend auf einer generischen Teiledefinition zu. Das bedeutet, dass sie oft an ungünstigen Stellen im Schaltplan landen, wenn andere Teile in der Nähe platziert werden. Repariere es. Das ist Teil der Aufgabe, einen Schaltplan zu zeichnen. Einige Schaltplanerfassungsprogramme machen dies einfacher als andere. In Eagle zum Beispiel kann es leider nur ein Symbol für ein Teil geben. Einige Teile werden üblicherweise in unterschiedlichen Ausrichtungen platziert, beispielsweise horizontal und vertikal im Fall von Widerständen. Dioden können in mindestens 4 Ausrichtungen platziert werden, da sie auch eine Richtung haben. Die Platzierung von Text um ein Teil herum, wie z. B. die Komponentenbezeichnung und der Wert, funktioniert wahrscheinlich nicht in anderen Ausrichtungen als ursprünglich gezeichnet. Wenn Sie ein Standardteil drehen, verschieben Sie den Text anschließend, damit er leicht lesbar ist. eindeutig zu diesem Teil gehört und nicht mit anderen Teilen der Zeichnung kollidiert. Vertikaler Text sieht dumm aus und macht den Schaltplan schwer lesbar.

   Ich mache separate redundante Teile in Eagle, die sich nur in der Symbolausrichtung und damit der Textplatzierung unterscheiden. Das ist im Vorfeld mehr Arbeit, erleichtert aber das Zeichnen eines Schaltplans. Es spielt jedoch keine Rolle, wie Sie ein sauberes und klares Endergebnis erzielen, sondern nur, dass Sie es tun. Es gibt keine Entschuldigung. Manchmal hören wir Jammern wie „Aber CircuitBarf 0.1 lässt mich das nicht tun“ . Also nimm etwas, das funktioniert. Außerdem lässt CircuitBarf 0.1 es Ihnen wahrscheinlich zu, nur dass Sie zu faul waren, das Handbuch zu lesen, um zu lernen, wie es geht, und zu schlampig, um sich darum zu kümmern. Zeichnen Sie es (sauber!) auf Papier und scannen Sie es, wenn Sie müssen. Wieder gibt es keine Entschuldigung.

   Hier sind zum Beispiel einige Teile in unterschiedlichen Ausrichtungen. Beachten Sie, wie der Text relativ zu den Teilen an verschiedenen Stellen steht, um die Dinge ordentlich und klar zu machen.

   

   Lass dir das nicht passieren:

   

   Ja, das ist eigentlich ein kleiner Ausschnitt dessen, was uns hier jemand über den Kopf geworfen hat.

3. Grundlegendes Layout und Ablauf

   Im Allgemeinen ist es gut, höhere Spannungen nach oben, niedrigere Spannungen nach unten und einen logischen Fluss von links nach rechts zu legen. Das ist natürlich nicht immer möglich, aber zumindest eine allgemein höhere Anstrengung, dies zu tun, wird die Schaltung für diejenigen, die Ihren Schaltplan lesen, stark beleuchten.

   Eine bemerkenswerte Ausnahme hiervon sind Rückkopplungssignale. Aufgrund ihrer Natur koppeln sie von stromabwärts nach stromaufwärts „zurück“, daher sollte gezeigt werden, dass sie Informationen senden, die dem Hauptfluss entgegengesetzt sind.

   Stromanschlüsse sollten zu positiven Spannungen hoch und zu negativen Spannungen heruntergehen. Tun Sie dies nicht:

   

   Es gab keinen Platz, um zu zeigen, wie die Linie zum Boden führte, weil andere Dinge bereits dort waren. Verschieben. Du hast das Chaos angerichtet, du kannst es wieder rückgängig machen. Es gibt immer einen Weg.

   Das Befolgen dieser Regeln führt dazu, dass gemeinsame Teilschaltungen die meiste Zeit ähnlich gezeichnet werden. Sobald Sie mehr Erfahrung mit dem Betrachten von Schaltplänen haben, werden diese Ihnen auffallen und Sie werden dies zu schätzen wissen. Wenn Dinge in alle Richtungen gezeichnet werden, sehen diese gemeinsamen Schaltkreise jedes Mal visuell anders aus und andere brauchen länger, um Ihren Schaltplan zu verstehen. Was ist das zum Beispiel für ein Durcheinander?

   

   Nach einigem Entschlüsseln erkennen Sie : „Oh, es ist ein Verstärker mit gewöhnlichem Emitter. :

   

4. Zugstifte nach Funktion

   Zeigen Sie Pins von ICs in einer Position, die für ihre Funktion relevant ist, NICHT WIE SIE AUS DEM CHIP HERAUSSTEHEN. Versuchen Sie, positive Stromversorgungsstifte oben, negative Stromversorgungsstifte (normalerweise Masse) unten, Eingänge links und Ausgänge rechts zu platzieren. Beachten Sie, dass dies zu dem oben beschriebenen allgemeinen schematischen Layout passt. Das ist natürlich nicht immer sinnvoll und möglich. Allzweckteile wie Mikrocontroller und FPGAs haben Pins, die je nach Verwendung ein- und ausgegeben werden können und sogar zur Laufzeit variieren können. Zumindest können Sie die dedizierten Strom- und Erdungsstifte oben und unten platzieren und möglicherweise alle eng verwandten Stifte mit dedizierten Funktionen wie Kristalltreiberverbindungen zusammenfassen.

   ICs mit Pins in physischer Pin-Reihenfolge sind schwer zu verstehen. Einige Leute benutzen die Entschuldigung, dass dies beim Debuggen hilft, aber mit ein wenig Nachdenken können Sie sehen, dass das nicht stimmt. Wenn Sie etwas mit einem Zielfernrohr betrachten möchten, welche Frage ist häufiger : "Ich möchte auf die Uhr schauen, welcher Stift ist das?" oder "Ich möchte Pin 5 anschauen, welche Funktion ist das?" . In einigen seltenen Fällen möchten Sie vielleicht um einen IC herumgehen und sich alle Pins ansehen, aber die erste Frage ist bei weitem häufiger.

   Physische Pin-Order-Layouts verschleiern die Schaltung und erschweren die Fehlersuche. Tu es nicht.

5. Direktverbindungen, im Rahmen des Zumutbaren

   Verbringen Sie etwas Zeit mit der Platzierung, um Drahtkreuzungen und dergleichen zu reduzieren. Das wiederkehrende Thema dabei ist Klarheit . Natürlich ist das Ziehen einer direkten Verbindungslinie nicht immer möglich oder sinnvoll. Offensichtlich kann es nicht mit mehreren Blättern gemacht werden, und ein unordentliches Rattennest von Drähten ist schlimmer als ein paar sorgfältig ausgewählte "Luftdrähte".

   Es ist unmöglich, hier eine universelle Regel zu finden, aber wenn Sie ständig an die mythische Person denken, die Ihnen über die Schulter schaut und versucht, die Schaltung anhand des von Ihnen gezeichneten Schaltplans zu verstehen, werden Sie wahrscheinlich gut zurechtkommen. Sie sollten versuchen, den Leuten zu helfen, die Schaltung leicht zu verstehen, und sie nicht dazu bringen, es trotz des Schaltplans herauszufinden.

6. Design für Papier in normaler Größe

   Die Zeiten, in denen Elektroingenieure Zeichentische hatten und auf die Arbeit mit Zeichnungen im D-Format eingestellt waren, sind lange vorbei. Die meisten Menschen haben nur Zugang zu Druckern mit normaler Seitengröße, wie für 8 1/2 x 11-Zoll-Papier hier in den USA. Die genaue Größe ist auf der ganzen Welt etwas unterschiedlich, aber sie sind alle ungefähr das, was Sie leicht vor sich halten oder auf Ihren Schreibtisch stellen können. Es gibt einen Grund, warum sich diese Größe als Standard entwickelt hat. Die Handhabung von größerem Papier ist mühsam. Auf dem Schreibtisch ist kein Platz, er überlappt die Tastatur, schiebt Dinge von Ihrem Schreibtisch, wenn Sie ihn bewegen usw.

   Der Punkt ist, Ihren Schaltplan so zu gestalten, dass einzelne Blätter auf einer einzigen normalen Seite und auf dem Bildschirm in etwa der gleichen Größe gut lesbar sind. Derzeit ist die größte übliche Bildschirmgröße 1920 x 1080. Es ist lästig, bei dieser Auflösung eine Seite scrollen zu müssen, um die notwendigen Details zu sehen.

   Wenn das bedeutet, mehr Seiten zu verwenden, fahren Sie fort. Sie können Seiten mit einem einzigen Tastendruck in Acrobat Reader vor- und zurückblättern. Das Umblättern von Seiten ist dem Schwenken einer großen Zeichnung oder dem Umgang mit übergroßem Papier vorzuziehen. Ich finde auch, dass eine normale Seite mit angemessenen Details eine gute Größe ist, um eine Teilschaltung zu zeigen. Stellen Sie sich Seiten in Schaltplänen wie Absätze in einer Erzählung vor. Einen Schaltplan seitenweise in einzeln beschriftete Abschnitte aufzuteilen, kann die Lesbarkeit verbessern, wenn es richtig gemacht wird. Beispielsweise könnten Sie eine Seite für den Stromeingangsbereich, die unmittelbaren Mikrocontrollerverbindungen, die analogen Eingänge, die H-Brücken-Antriebsleistungsausgänge, die Ethernet-Schnittstelle usw. haben. Es ist tatsächlich nützlich, den Schaltplan auf diese Weise aufzubrechen, selbst wenn dies der Fall wäre nichts mit Zeichnungsgröße zu tun.

   Hier ist ein kleiner Ausschnitt aus einem Schaltplan, den ich erhalten habe. Dies ist von einem Screenshot, der eine einzelne Seite des Schaltplans zeigt, der in Acrobat Reader auf einem Bildschirm mit 1920 x 1200 maximiert wurde.

   

   In diesem Fall wurde ich teilweise dafür bezahlt, mir diesen Schaltplan anzusehen, also habe ich es in Kauf genommen, obwohl ich wahrscheinlich mehr Zeit verbraucht und dem Kunden daher mehr Geld in Rechnung gestellt habe, als wenn der Schaltplan einfacher zu handhaben gewesen wäre. Wenn dies von jemandem wäre, der nach kostenloser Hilfe sucht, wie auf dieser Website, hätte ich mir gedacht, das zu vermasseln , und dann die Frage eines anderen beantwortet.

7. Schlüsselnetze beschriften

   Mit Schaltplanerfassungsprogrammen können Sie Netzen im Allgemeinen gut lesbare Namen geben. Alle Netze haben wahrscheinlich Namen in der Software, nur dass sie standardmäßig irgendein Kauderwelsch sind, es sei denn, Sie legen sie explizit fest.

   Wenn ein Netz in optisch unverbundene Segmente aufgeteilt ist, müssen Sie die Leute unbedingt wissen lassen, dass die beiden scheinbar unverbundenen Netze wirklich gleich sind. Verschiedene Pakete haben verschiedene eingebaute Möglichkeiten, dies zu zeigen. Verwenden Sie alles, was mit Ihrer Software funktioniert, aber geben Sie dem Netz auf jeden Fall einen Namen und zeigen Sie diesen Namen bei jedem separat gezeichneten Segment an. Stellen Sie sich das als den kleinsten gemeinsamen Nenner vor oder verwenden Sie "Luftdrähte" in einem Schaltplan. Wenn Ihre Software dies unterstützt und Sie der Meinung sind, dass dies zur Klarheit beiträgt, verwenden Sie auf jeden Fall kleine "Sprungpunkt" -Markierungen oder was auch immer. Manchmal geben Ihnen diese sogar das Blatt und die Koordinaten eines oder mehrerer entsprechender Sprungpunkte. Das ist alles großartig, aber beschriften Sie trotzdem ein solches Netz.

   Wichtig ist, dass die kleinen Namensketten für diese Netze von der Software automatisch aus dem internen Netznamen abgeleitet werden. Zeichnen Sie sie niemals manuell als willkürlichen Text, den die Software nicht als Netznamen versteht. Wenn einzelne Abschnitte des Netzes versehentlich getrennt oder separat umbenannt werden, zeigt die Software dies automatisch an, da der angezeigte Name vom tatsächlichen Netznamen stammt und nicht von etwas, das Sie separat eingeben. Dies ist einer Variablen in einer Computersprache sehr ähnlich. Sie wissen, dass sich mehrere Verwendungen des Variablensymbols auf dieselbe Variable beziehen.

   Ein weiterer guter Grund für Netznamen sind kurze Kommentare. Manchmal benenne und zeige ich die Namen von Netzen, nur um eine schnelle Vorstellung davon zu bekommen, was der Zweck dieses Netzes ist. Wenn Sie beispielsweise sehen, dass ein Netz "5 V" oder "MISO" heißt, kann dies sehr zum Verständnis der Schaltung beitragen. Viele kurze Netze brauchen keinen Namen oder Erläuterung, und das Hinzufügen von Namen würde aufgrund von Unordnung mehr schaden, als sie erhellen würde. Auch hier geht es um Klarheit. Zeigen Sie einen aussagekräftigen Netznamen an, wenn er zum Verständnis der Schaltung beiträgt, und lassen Sie ihn weg, wenn er eher ablenkend als nützlich wäre.

8. Halten Sie die Namen angemessen kurz

   Nur weil Sie mit Ihrer Software Netznamen mit 32 oder 64 Zeichen eingeben können, heißt das nicht, dass Sie das tun sollten. Auch hier geht es um Klarheit. Keine Namen sind keine Informationen, aber viele lange Namen sind Unordnung, die dann die Übersichtlichkeit verringert. Irgendwo dazwischen ist ein guter Kompromiss. Werden Sie nicht albern und schreiben Sie "8 MHz clock to my PIC", wenn einfach "CLOCK", "CLK" oder "8MHZ" die gleichen Informationen übermitteln würden.

   Siehe diese ANSI/IEEE-Norm für empfohlene Abkürzungen von Pin-Namen.

9. Symbolnamen in Großbuchstaben

   Verwenden Sie ausschließlich Großbuchstaben für Netznamen und Pin-Namen. Pin-Namen werden in Datenblättern und Schaltplänen fast immer in Großbuchstaben dargestellt. Verschiedene Schaltplanprogramme, darunter auch Eagle, erlauben nicht einmal Kleinbuchstaben. Ein Vorteil davon, der auch hilft, wenn die Namen nicht zu lang sind, ist, dass sie im normalen Text auffallen. Wenn Sie echte Kommentare in den Schaltplan schreiben, schreiben Sie sie immer in Groß- und Kleinschreibung, aber achten Sie darauf, Symbolnamen in Großbuchstaben zu schreiben, um deutlich zu machen, dass es sich um Symbolnamen handelt und nicht um Ihre Erzählung. Zum Beispiel: "Das Eingangssignal TEST1 geht hoch, um Q1 einzuschalten, was den Prozessor zurücksetzt, indem es MCLR auf niedrig treibt." . In diesem Fall ist es offensichtlich, dass sich TEST1, Q1 und MCLR auf Namen im Schaltplan beziehen und nicht Teil der Wörter sind, die Sie in der Beschreibung verwenden.

10. Entkopplungskappen stückweise anzeigen

    Entkopplungskappen müssen sich aufgrund ihres Zwecks und ihrer grundlegenden Physik physisch in der Nähe des Teils befinden, das sie entkoppeln. Zeig es ihnen so. Manchmal habe ich Schaltpläne mit einem Haufen Entkopplungskappen in einer Ecke gesehen. Natürlich können diese überall im Layout platziert werden, aber indem Sie sie neben ihrem IC platzieren, zeigen Sie zumindest die Absicht jeder Kappe. Dies macht es viel einfacher zu erkennen, dass zumindest über eine ordnungsgemäße Entkopplung nachgedacht wurde, es ist wahrscheinlicher, dass ein Fehler in einer Designüberprüfung entdeckt wird, und es ist wahrscheinlicher, dass die Kappe tatsächlich dort landet, wo sie beabsichtigt ist, wenn das Layout fertig ist.

11. Punkte verbinden, Kreuze nicht

    Zeichne an jeder Kreuzung einen Punkt. Das ist die Konvention. Sei nicht faul. Jede kompetente Software wird dies ohnehin durchsetzen, aber überraschenderweise sehen wir hier gelegentlich immer noch Schaltpläne ohne Verbindungspunkte. Es ist eine Regel. Es ist uns egal, ob Sie es für albern halten oder nicht. So wird es gemacht.

    Art verwandt, versuchen Sie, Kreuzungen zu Ts zu halten, nicht zu 4-Wege-Kreuzungen. Das ist keine so harte Regel, aber Dinge passieren. Wenn sich zwei Linien kreuzen, eine vertikal und die andere horizontal, kann man nur feststellen, ob sie verbunden sind, ob der kleine Verbindungspunkt vorhanden ist. In früheren Tagen, als Schaltpläne routinemäßig fotokopiert oder anderweitig optisch reproduziert wurden, konnten Verbindungspunkte nach einigen Generationen verschwinden oder manchmal sogar an Kreuzen erscheinen, wenn sie ursprünglich nicht vorhanden waren. Dies ist jetzt weniger wichtig, da sich Schaltpläne im Allgemeinen in einem Computer befinden, aber es ist keine schlechte Idee, besonders vorsichtig zu sein. Der Weg, dies zu tun, besteht darin, niemals eine 4-Wege-Kreuzung zu haben.

    Wenn sich zwei Linien kreuzen, sind sie nie verbunden, auch wenn es nach einigen Reproduktions- oder Komprimierungsartefakten so aussieht, als wäre dort vielleicht ein Punkt. Idealerweise wären Verbindungen oder Überkreuzungen ohne Verbindungspunkte eindeutig, aber in Wirklichkeit möchten Sie so wenig Missverständnisse wie möglich haben. Mache alle Kreuzungen zu Ts mit Punkten, und alle sich kreuzenden Linien sind daher verschiedene Netze ohne Punkte.

Wenn Sie zurückblicken, können Sie erkennen, dass der Sinn all dieser Regeln darin besteht, es jemand anderem so einfach wie möglich zu machen, die Schaltung anhand des Schaltplans zu verstehen, und die Wahrscheinlichkeit zu maximieren, dass das Verständnis korrekt ist.

• Gute Schaltpläne zeigen Ihnen die Schaltung. Schlechte Schaltpläne lassen Sie sie entschlüsseln.

Es gibt noch einen weiteren menschlichen Aspekt. Ein schlampiger Schaltplan zeigt mangelnde Aufmerksamkeit für Details und ist irritierend und beleidigend für jeden, den Sie bitten, ihn sich anzusehen. Denk darüber nach. Es sagt zu anderen "Ihre Verärgerung mit diesem Schaltplan ist meine Zeit nicht wert, um es zu bereinigen" , was im Grunde bedeutet, "Ich bin wichtiger als Sie" . Das ist in vielen Fällen nicht klug zu sagen, z. B. wenn Sie hier um kostenlose Hilfe bitten, Ihren Schaltplan einem Kunden, Lehrer usw. zeigen.

Sauberkeit und Präsentation zählen. Viel. Jedes Mal, wenn Sie etwas präsentieren, werden Sie nach Ihrer Präsentationsqualität beurteilt, ob Sie der Meinung sind, dass es so sein sollte oder nicht. In den meisten Fällen werden sich die Leute auch nicht die Mühe machen, es Ihnen zu sagen. Sie werden einfach eine andere Frage beantworten, nicht nach einigen guten Punkten suchen, die die Note eine Stufe höher machen könnten, oder jemand anderen einstellen usw. Wenn Sie jemandem einen schlampigen Schaltplan geben (oder eine andere schlampige Arbeit von Ihnen) , das erste, was sie denken werden, ist "Was für ein Idiot" . Alles andere, was sie über Sie und Ihre Arbeit denken, wird von diesem ersten Eindruck geprägt sein. Sei nicht so ein Verlierer.

1. Zeigen Sie Ihre Arbeit Ein Schaltplan soll die Dokumentation einer Schaltung sein. Daher empfehle ich dringend, alle einfachen Gleichungen aufzunehmen, die verwendet werden können. Dazu gehören LED-Stromberechnungen, Filtereckfrequenzen usw. Zeigen Sie Ihre Arbeit, damit der nächste Mann, der den Schaltplan lesen muss, ihn leicht überprüfen kann.

2. Geben Sie die UART-Richtung an Da UART-Leitungen nicht immer klar sind, in welche Richtung sie fließen, fügen Sie neben jeder Leitung einen kleinen Pfeil hinzu, um die Richtung anzuzeigen.

3. Seien Sie konsequent Verwenden Sie VDD nicht an einer Stelle und 3V3 an einer anderen. Standardisieren.

4. Großzügig kommentieren Dies ist wie Kommentare im Quellcode. Wenn Sie eine Schaltung aus einem Datenblatt kopiert haben, fügen Sie die Referenz in den Schaltplan ein, damit jemand anderes (oder Sie) sie später überprüfen kann.

Hier sind meine zwei Cent

1. Unterteilen Sie es Unterteilen Sie Ihr Design in Module. Setzen Sie ein Blockdiagramm des Systems auf die erste Seite des Schaltplans

2. Beantworten Sie wer, was, wo, wann, warum Wer – Geben Sie für jede Modulseite an, „mit wem“ sich das Modul verbindet. Legen Sie es von links nach rechts aus, damit es sich wie Englisch liest.

Was – Geben Sie im Titel an, um was für ein Modul es sich handelt. Kennzeichnen Sie Fälle, in denen mehrere I/O-Blöcke vorhanden sind (z. B. UART und USB), auf der Seite entsprechend.

Wo - Verwenden Sie freien Text im CAD-Programm, um die Platzierung der Komponenten anzugeben. Beispielsweise sollte eine Entkopplungskappe so nah wie möglich am IC platziert werden. Dies dient als schnellere Referenz beim Layout der Platine, als auf eine andere Dokumentation zu verweisen.

Wann - Gibt es Überlegungen zum Timing, wie z. B. Stromversorgungssequenzierung oder Stromausfallschaltung? Stellen Sie diese Anforderungen nicht nur in ein Designdokument, sondern als freien Text auf der entsprechenden Modulseite.

Warum und wie – Dies gehört in ein begleitendes Designdokument, um Dinge wie
a. Geltungsbereich – was macht der Kreislauf, was macht er nicht, wie von den Stakeholdern für das Projekt vereinbart.
b. Betriebstheorie
c. Begründung, warum der Ansatz im Gegensatz zu anderen gewählt wurde. Dies ist von entscheidender Bedeutung , da es als Verlauf für die spätere Rennstrecke dient, wenn Sie (oder jemand anderes) das Design übernehmen/portieren, um dieselben Entscheidungen wie der ursprüngliche Designer zu berücksichtigen.
d. Überlegungen zum Layout
e. Verweise auf andere Dokumentationen.
f. Verlustleistungsberechnungen - beweisen nicht nur, dass es funktioniert, sondern dass die berechnete Verlustleistung für alle Komponenten um einiges geringer ist als die Nennleistung für die Komponente UND bei allen Betriebstemperaturen.

3. Stil Dies liegt an Ihnen und dem Rest des Teams, aber im Allgemeinen bevorzuge ich Folgendes
: a. Titelseite/Blockdiagramm
b. Ein "Block" pro Seite, der große Pin-Count-Komponenten (z. B. einen Mikrocontroller) in sinnvolle diskrete Symbole aufteilt. Dies dauert einige Zeit, aber die Lesbarkeit lohnt sich.

Die Modularisierung ermöglicht es Ihnen auch, eine Seite herauszureißen und in anderen Designs wiederzuverwenden

c. Geben Sie für jede Komponente die Referenzkennung an, ob es sich um ein No-Pop handelt oder nicht, den Wert/die Toleranz der Komponente, gegebenenfalls die Nennleistung und die Verpackungsgröße und eine Möglichkeit, die Teilenummer des Herstellers zu bestimmen. Der letzte Punkt wird Ihnen dabei helfen, einige der Komponenten gemeinsam zu verwenden, um die Herstellungskosten des Setups zu senken, und zu beurteilen, ob einige der Designparameter gelockert werden können, um die Anzahl der verschiedenen Komponenten zu reduzieren, die auf der Platine verwendet werden. Platzieren Sie diesen Text bei vertikal ausgerichteten Bauteilen links. Platzieren Sie diesen Text bei horizontal ausgerichteten Komponenten über der Komponente.

d. Legen Sie die Schaltung von links nach rechts an und geben Sie an, wo sich die Modulschnittstellen mit Text befinden

e. Verwenden Sie zur Verdeutlichung der Stromschienen NICHT VDD oder VCC , da sie mehrdeutig sind. Erstellen Sie ein neues Symbol, um die Spannung explizit anzugeben. Dasselbe gilt für Masse (dh GND für Masse und AGND für analoge Masse).

R100, R101, R102 Anstelle von R1, R2, R3

Ich möchte meine Erfahrungen bei der Namensvergabe für Komponenten teilen.

Identifizieren Sie die Schaltungsblöcke entsprechend den Funktionen. Auch wenn es sich um eine komplexe Schaltung handelt, können Sie diese als Hauptleistungsstufe, Vorverstärker, Verstärker, A/D-Umwandlungsabschnitt, Anzeige-/Wandlerblöcke, Synchronisierungsabschnitt, Timer oder andere logische Operationsabschnitte identifizieren.

Mein Vorschlag ist, die Komponenten mit größeren Zahlen wie R100, R101, R102 anstelle von R1, R2, R3 usw. zu benennen.

Sie können 100, 200, 300 ... usw. für jeden von Ihnen identifizierten Block zuweisen. Beispielsweise können Sie dem Leistungsteil 100 bis 199 Nummern zuweisen. Dann alle Komponenten im Leistungsteil in 1xx-Form wie Q100, R101, R103, C100, D100, D106.

Vorteil

• Es ist einfach, die Abschnitte einer Schaltung nach Funktion in einem komplexen schematischen Diagramm zu identifizieren.
• Einfache Fehlerbehebung.
• Es ist einfach, die Teile zu benennen, wenn Sie später neue Komponenten zu einem Abschnitt hinzufügen müssen. Denn Sie haben etwa 100 Namensoptionen zur Auswahl.
• Einfaches manuelles Zeichnen von PCB-Layouts in jeder CAD-Software. Denn ganz am Anfang der Leiterplattenzeichnung werden alle Arten von Komponenten an einem Ort gesammelt.

Sie können sie leicht anhand ihrer Nummer an verschiedenen Orten aufteilen, ohne mehrmals auf den Schaltplan zu schauen.

Ein paar Punkte zusätzlich zu den oben geposteten. Die erste Antwort ist ziemlich heroisch, aber mit einer Sache bin ich nicht einverstanden.

Pin-Reihenfolge im Schaltplansymbol.

Warum Stifte neu anordnen Es macht ein ästhetisch ansprechenderes Schema, das je nach Anordnung der Stifte möglicherweise einfacher zu interpretieren ist.

Warum Pins nicht neu anordnen Es verlangt nach Ärger, Punkt. Im Datenblatt sind die Pins so angegeben, wie sie sich im physischen Chip befinden, sodass Sie eine erhebliche Fehlerquelle erzeugen, wenn Sie anfangen, sie neu anzuordnen. Es erschwert nicht nur das Prototyping, sondern lädt auch zu Fehlern in der physischen Pinbelegung ein. In einem Design-Review werden Pinbelegungen verglichen und wenn es ein Mischmasch ist, kommt man leicht durcheinander.

Noch ein Kommentar zu "Luftdrähten" Tu es einfach nicht. Verwenden Sie stattdessen Ports, bei denen Sie explizit eine Verbindung zwischen zwei Netzen in denselben oder separaten Schaltplanseiten herstellen müssen. Wenn Sie zulassen, dass sich Netze ohne Ports/Off-Pages verbinden, öffnen Sie eine riesige Dose mit Würmern, da anscheinend nicht zusammenhängende Netze im Layout kurzgeschlossen werden können.

Packen Sie nicht zu viel Zeug auf eine Seite. Die Leute können sich beschweren, wenn Ihr Schaltplan dreißig Seiten lang ist, aber die Alternative besteht darin, ein Rattennest aus verwirrender Verkabelung zwischen den Teilen zu haben. Teilen Sie den Schaltplan in logische Schaltungsblöcke auf und kleben Sie sie nach Bedarf auf separate Seiten.

Lassen Sie genügend Platz zwischen den Pins Viele vorgefertigte Schaltplansymbole packen die Gerätepins so dicht wie möglich. Dies minimiert zwar die Fläche eines Symbols, erschwert aber auch das Lesen der Schaltung, da Verbindungen von "außen" in die dicht gepackten Stifte zusammenlaufen. Sie sollten genügend Platz lassen, damit Sie Reihenwiderstände versetzt hinzufügen können.

Referenzbezeichner Sie sollten natürlich Referenzbezeichner in Schaltplan und Layout haben. Für etwas Komplexeres müssen diese bestellt werden. Es gibt zwei Ansätze dazu.

1. Sie können das Schaltplan-Erfassungsprogramm bitten, diese zu beschriften, sodass jede Seite ihr eigenes Präfix hat. Auf diese Weise ist es einfach, ein bestimmtes Teil in der Stückliste anhand des Schaltplans zu finden. Und auch ECO ist einfacher zu verfolgen, da Sie wissen, für welche Seite die Änderungen gelten. Der Nachteil dabei ist, dass Sie am Ende lange Referenzbezeichner erhalten und das Auffinden des Teils im Layout schwierig sein kann.

2. Sie können das Layoutprogramm bitten, diese zu beschriften. Auf diese Weise haben Sie auf der Platine bestellte Referenzen, die das Auffinden des Widerstands R347 erheblich erleichtern. Auf einer größeren Leiterplatte sollte dies vorzugsweise in Quadranten (Sextanten, Oktanten ...) eingeteilt werden. Der Nachteil ist, dass es nicht offensichtlich ist, wo sich das Teil im Schaltplan befindet. Hier kann man einfach nicht gewinnen, entweder der Schaltplan ist besser lesbar oder das Layout ist es.

Ein paar mehr:

• (1) Auf normales Gitter zeichnen.

Ich hasse es wirklich, mich mit der Arbeit anderer Leute befassen zu müssen, die auf halbem Raster gezeichnet ist. Es ist eine riesige Zeitverschwendung und fügt der Zeichnung keinen Wert hinzu.

• (2) Verwenden Sie den „physischen“ Stil für kleinere Geräte.

Das Zeichnen von ICs und kleinen Komponenten mit den Pins in der richtigen Reihenfolge hilft dabei, Ihre Absicht dem Layout zu vermitteln, und erleichtert das Debuggen erheblich. Dies gilt doppelt für Transistoren und Dioden in sot-23: Ich zeichne sie mit der Pin-Reihenfolge und musste daher seit Jahren keine falsch ausgelegte überarbeiten.

• (3) Realisiere die Grenzen von (2) oben.

Es ist nicht möglich, ein großes BGA physisch oder sogar als ein Symbol zu zeichnen. Aber Sie können zumindest nach Funktion trennen und zeigen, wie Stifte räumlich zueinander in Beziehung stehen. Beispielsweise kann ein FPGA gezeichnet und geteilt werden, um Blöcke anzuzeigen, die Logikkacheln darstellen, und die Kacheln selbst können auf dem Schaltplan platziert/geordnet werden, um zu zeigen, wie sie herausgeführt werden.

In der Vergangenheit waren mehrteilige Symbole für Elemente wie Operationsverstärker oder Gates sinnvoll. Aber diese werden in Designs immer seltener.

• (4) Intra-Page benannte Aliase sind ok, aber pushen Sie es nicht.

Benannte Aliase sind eigentlich dasselbe wie Off-Pages: Das bedeutet, dass Sie die Seite immer noch scannen müssen, um nach ihren anderen Instanzen zu suchen. Mit einem PDF-Schema und Strg-F ist dies nicht mehr so ​​​​eine große Aufgabe wie früher (und eine Schande über Sie Hersteller, die nicht durchsuchbare PDFs erstellen. Das ist einfach lahm.) Allerdings werden Off-Pages strenger überprüft von DRC als Aliase.

• (5) Blockdiagramme und mechanische Pläne sind die Mühe wert

Die Mühe, die Sie aufwenden, um Ihre Gedanken hier zu vermitteln, wird während der gesamten Lebensdauer Ihres Entwurfs viel Zeit sparen – vom Layout bis zur Reparatur. Ja, Ihr Mechanikdesigner wird den „offiziellen“ Platinenumriss erstellen, aber zumindest können Sie mit diesen beiden Arten von Diagrammen vermitteln, wo Sie erwarten, dass Dinge platziert werden – und warum.

• (6) Wenn Sie Ihren Schaltplan in PDF exportieren, machen Sie ihn durchsuchbar.

Ist es wirklich zu viel verlangt?

• (7) Habe gerade genug Komponenteninformationen.

Abgesehen von der Referenzbezeichnung sind einige Designer versucht, alle Teileattribute auf dem Schaltplan zu haben. Aber braucht man sie wirklich? Nein, tust du nicht. Toleranz, manchmal. Spannung, manchmal, wenn Sie einen Abschnitt haben, der eine höhere Spannung hat. Fußabdruck – vielleicht. Hersteller-Teilenummer? Selten - normalerweise möchten Sie mehrere Quellen verwenden. Firmen-AVL/MRP-Nummer? Nein niemals.

Für all diese anderen Dinge ist eine Stückliste da.

• (7a) Denken Sie an die BOM-Generierung.

Wenn Sie jedoch bereits in Ihren frühen Tagen eine Art Teilenummernsystem entwickeln, können Sie detaillierte Stücklisten erstellen, selbst wenn Sie kein MRP-System haben. Jeder Teiletyp sollte eine eindeutige ID haben, die als verstecktes Attribut in Ihrem Schaltplan festgelegt ist und einem Eintrag in Ihrer Master-Teileliste (AVL-Liste) entspricht. Sie verwenden diese ID später, um die erweiterten Informationen aus Ihrer AVL-Liste zusammenzuführen und zu erstellen die detaillierte Stückliste.

Auch später können Sie diese Dinge in ein echtes MRP- oder PLM-System wie Oracle Agile importieren.

• (8) Macht ist auch ein Signal!

Früher zeichneten Sie einen Schaltplan mit "versteckten" Strom- / Erdungsstiften, die automatisch auf VCC oder GND umbenannt wurden. Es ist immer noch eine Option, wenn Sie beispielsweise ein Symbol in Orcad erstellen. Verstecken Sie diese Stromanschlüsse nicht! Zeig es ihnen! Besonders in Anbetracht der heutigen Designs mit mehreren Leistungsdomänen, hoher Leistungsdichte, Routing, Bypassing, Schleifenbereich und so weiter.

Energie ist so wichtig, dass Sie, wenn Sie nicht mindestens 1/3 Ihrer Zeit mit Energiedesign verbringen, einen anderen Arbeitsbereich in Betracht ziehen sollten.

• (9) Kommentare sind dein Freund.

Das Hervorheben von Schlüsselelementen mit Text kann viel Zeit beim Debuggen sparen. Ich werde normalerweise Dinge kommentieren, die sich auf Software (z. B. Adressen, Bitpositionen) und Leistungsdesign (Strom typisch/maximal, Spannung) beziehen.

• (10) Auf die Größe kommt es an.

Verwenden Sie 11 x 8,5 (Größe A) für wirklich einfache Sachen, 17 x 11 (Größe B) für die meisten anderen Dinge. Gehen Sie nur dann größer, wenn Sie wirklich müssen.

17 x 11 (oder das nächste metrische Äquivalent) ist eine angemessene Größe für die Anzeige auf einem HD-Bildschirm oder für den Druck sogar bei 11 x 8,5. Es ist eine gute Größe zum Arbeiten.

Andererseits finde ich, dass ich auf 11x8.5 nicht genug Zeug bekommen kann. Andererseits ist das andere Extrem, wenn ich 23,5 x 15,2 (vergrößertes B, nicht C) für eine wirklich komplexe Zeichnung verwendet habe, die gruppiert (z. B. DRAM-Bänke): Dies muss mit 17 x 11 gedruckt werden in Papierform einigermaßen gut lesbar sein.

So wie es ist, drucke ich kaum noch etwas, also ist es meistens mehr Ärger als es wert ist, sich Gedanken darüber zu machen, wie die gedruckte Ausgabe herauskommt.

• (11) Signalfluss von links nach rechts, Leistungsfluss von oben nach unten. Meist.

Dies ist der allgemeine Standard, um das Verständnis der Beziehungen von Elementen zu erleichtern. Aber manchmal ergibt es ein klareres Schema, wenn man dem Architekturfluss mehr Gewicht gibt als diese alte Regel.

• (12) Organisieren Sie Off-Pages / Ports in vertikalen Gruppen.

Es ist nicht notwendig oder sinnvoll, Ports an die Ränder des Schaltplans zu ziehen. Aber ordnen Sie sie zumindest in organisierten Spalten an, damit sie visuell leicht zu scannen sind.

Der größte Streit, den ich in der Diskussion sehe, betrifft die Pin-Reihenfolge, aber dies ist nur eine Frage zu den größeren Themen: Funktional vs. Physisch! Wenn ich einen guten Schaltplan mache, um meine Layoutarbeit vorzubereiten, dann ist es viel besser, den Schaltplan so nah wie möglich am Layout aussehen zu lassen, z ist. Denken Sie auch daran, um große Elemente, wie Leistungsgeräte, etwas mehr Platz zu lassen, z. B. zeichnen Sie auch ein Kühlkörper-"Symbol". Wenn der Boden sowieso eine große Ebene sein soll, dann nimm auch besser Verbindungen nach Namen, was auch hilft, viele Kreuzungen zu vermeiden. Wenn andererseits niemand ein Kreuzen empfindlicher Linien vermeiden kann, dann zeichnen Sie den Schaltplan so, dass er eine Anleitung für ein gutes Layout wird, z
Für digitale ICs neige ich dazu, automatische Router zu verwenden und mich an die funktionale Reihenfolge zu halten. Ein weiteres kontroverses Thema könnte sein, wie man einen Differenzverstärker und zB einen mehrstufigen Verstärker zeichnet, wie sollten wir jede Stufe auf die übliche Weise zeichnen und dann mit der nächsten Stufe verbinden (was oft zu vielen Kreuzungen führt), oder sollten wir wirklich zeichnen Diff-Paare auf symmetrische Weise (oftmals in alten Tectronics-Oszi-Schaltplänen)? Hier kommt es auch auf den Einsatzzweck an, und wie wichtig es wirklich ist, die Symmetrie einzuhalten. Bei HF-Schaltungen, die oft nicht so viele Elemente haben, bevorzuge ich wieder Zeichnungen, die dem Layout sehr nahe kommen.

Der Schaltplan ist eine symbolische Beschreibung der Funktion einer elektronischen Schaltung, während ein Layoutdiagramm ein physisches Diagramm ist, das die Position von Komponenten und Knoten der Schaltung klar beschreibt. Schaltpläne dienen der Analyse, Layout zeigt Funktion und Montage. Ein symbolischer elektrischer Schaltplan und eine mechanische Zeichnung, wenn Sie so wollen. Wenn Sie die Ziele für diese Zwecke und die Überschneidungen klar sehen können, sind Richtlinien viel einfacher.

Wenn ich die kritischen Schaltungsinformationen nicht schnell und einfach aus dem Schaltplan ableiten kann, wird das Design fehlerhafter, weniger zuverlässig und schwieriger zu beheben sein. Wenn das Layout keine kritischen mechanischen Parameter aufweist, insbesondere dort, wo sich diese auf die Schaltungsfunktion auswirken, ist diese Zeichnung viel weniger nützlich.

Wo möglich :

1. Zerlegen Sie die Funktion der Baugruppe übersichtlich in Blöcke und Schnittstellen.
2. Denken Sie daran, dass Leistung, Leistungsverteilung und Entkopplung Funktionen sind .
3. Platzieren Sie Komponenten in Blöcken, die für Analyse und Fertigstellung organisiert sind.
4. Signalfluss von links nach rechts, Stromversorgung von oben nach unten, auf jedem Blatt.
5. Schnittstellen an Bord sind Luftanschlüsse am Rand jedes Blechs. Herr oben/links, Peon unten/rechts.
6. Zählen Sie die Senkenanschlüsse an der Quelle jedes Luftanschlusses auf.
7. Hinweise, einschließlich der Standardtoleranz, sollten auf jeder Seite erscheinen. Hinweise sollten bestimmte Referenzbezeichnungen im Schaltplan eindeutig identifizieren.
8. Minimieren Sie sich kreuzende Signalleitungen.
9. Gruppenbezogene Signale.
10. Behalten Sie die Reihenfolge zwischen den aufgezählten Zeilen bei. Überlappung
11. Blöcke im Schaltplan sollten sich in der Nähe der Baugruppe befinden.
12. Entkopplungskappen auf dem Schaltplan sollten sich in der Nähe der Komponente befinden, die sie im Layout schützen.
13. Schnittstellensignale sollten zusammen geführt werden.
14. Die Anschlussstifte sollten gemäß dem Datenblatt nummeriert und so angeordnet sein, dass sie der physischen Position des physischen Anschlusses entsprechen, von der Oberseite der Platine aus gesehen.