PDF《学子专区—2017年2月 原理图：电路设计的基本元素》

1 analog.

com/cn/analogdialogue 电气工程领域要学习的信息似乎是无限的.电气工程师最重要的 技能之一就是能够读懂和创建原理图.在开始学习欧姆定律、 叠加定理和Δ-Y变换之前,您需要对如何读懂(和绘制)电路原 理图有一个基本的了解. 我觉得维基百科对原理图的定义很全面: 原理图使用抽象图形 符号(而非实际图片)来表示系统元素.原理图通常省略与原理 图要传达的信息无关的所有细节,并且可能会增加有助于理解的 不实际元素……在电子电路图中,图形符号的布局可能与电路中 的不同. 创建原理图时,请务必确保以合适的抽象水平来说明电路.如 果您只是想传达一个高层概念,通过餐巾原理图便可实现.如 果要创建一个仿真用原理图,需要特别注意细节 ― 您需要清楚 了解电源、信号源、元件值等细节.或者,如果要创建一个出 版论文用的原理图,则需要进行适当修饰,在细节与抽象之间 进行适当取舍. 说明用原理图 我创建过各种用于不同情况的原理图,通常根据所绘制原理图的 类型来选择工具.如果我绘制的是报告、文章或博客帖子的内 容,我更注重整洁和专业表现,而不一定包括电路仿真或构建 所需的细节.我较常使用的是Digi-Key的Scheme-It.这款原理图工 具侧重电气工程,能够快速轻松地将电路图汇集在一起.对我来 说,添加或省略元件标签并找到可传达示意图相应细节层次的符 号很简单.例如,在搜索电容时,我能够找到19个不同的符号. 如果您觉得使用Scheme-It绘制的原理图很难完全符合您的要求, 您可以将示意图导出到SVG,然后在Inkscape或Adobe Illustrator等 工具中编辑,手动进行调整.例如,Scheme-It中我的网络和终 端排列不好,所以我就在Inkscape中清除掉内容,并将内容导出 到PNG. 如需详细了解SVG语法,请访问http://www.w3schools.com/graphics/ svg_intro.asp,非常适合入门阅读.Inkscape将允许您通过XML直 接编辑SVG ― 如果您正试图编辑SVG,就可以轻易了解它们背后 的源代码. 绘制此类原理图的另一个理想选择是Microsoft Visio.Visio是一个 制图范围更为广泛的原理图工具,必须仔细搜索才能找到相应 的电气元件.我在搜索时很走运,都能获得所需内容.Visio让我 实现了对示意图的更多控制 ― 我可以改变线宽、颜色等细节. 使用过程中我没有遇到任何问题,但使用另一个工具我就需要 修图了.不过,Visio的成本较高,学习曲线较长 ― 从Scheme-It 和Inkscape开始绘制报告、文章等内容的原理图是一个不错(低 成本)的选择. 图1. Digi-Key的Scheme-It原理图工具 共享 学子专区―2017年2月 原理图:电路设计的基本元素 作者:Anne Mahaffey

2 仿真用原理图 要进行电路仿真,需要一个可以创建原理图并具有关联网络列表 的工具.例如,SPICE仿真器使用的网络列表文件通常包含示意图 相关信息以及建模和仿真信息.一般来说,您必须更深入了解电 路的具体细节才能顺利完成电路仿真.不使用通用运算放大器符 号,您需要指定一些更为详尽的细节:向电源引脚提供什么电 压?希望使用哪个特定的运算放大器进行仿真?为了观察在设计 中加载的效果,要连接的电路输出是什么? LTspice是常用的SPICE仿真工具,提供大量信息便于您了解其使用 方法.您可以从LTspice IV入门指南开始了解.但是如上文所述, 您必须非常了解电路并确保已定义了输入信号、电源、仿真类型 等细节.此外,SPICE工具也非常适用于模拟电路绘制和仿真,但 在绘制混合信号电路或数字电路的示意图方面起不了太大作用. 构建用原理图 如果要构建试验板或PCB(印刷电路板)这样的电路,需要使用可 实现原理图与物理布局关联的工具.Fritzing是一个绝佳选择 ― 非 常容易学习,并且可以处理简单的PCB布局以及试验板布局.查找Fritizing教程的网络资源应该并不难,但我建议您从http://fritzing. org/learning/开始. 我通常从建立原理图开始.汇集好所需内容后,我开始在试验板 上工作,就像拼图一样.这是我最喜欢的Fritzing特点之一 ― 我可 以快速查看试验板布局组合方式,然后再开始调整和去除电线. 为了构建电路而创建原理图时,您会注意到该工具想要包括设 备上的每个引脚.因此,在图4的Fritzing屏幕截图中,有一些未 连接的引脚(用红色表示).Fritzing旨在让您了解试验板(或PCB),因此所有物理引脚都用符号表示,即使某些引脚可能未 连接到任何电路. 图2. 在Inkscape工具中编辑原理图. 图3. LTspice电路仿真工具. 图4. Fritzing工具可实现原理图与PCB或试验板布局的关联.