邏輯示意圖的創(chuàng)建技巧

了解異構(gòu)和同構(gòu)總線，特殊IC封裝等等！

本文是關(guān)于創(chuàng)建邏輯示意圖的特殊主題的集合。這些主題是我多年來一直在腦子里傳播的主題。我希望你發(fā)現(xiàn)它們很有用。

本文假設(shè)了構(gòu)建原理圖符號和創(chuàng)建基本原理圖的經(jīng)驗(yàn)。

高引腳數(shù)部件

這是我通過快速搜索KiCAD庫找到的最高引腳數(shù)符號。對我來說，這太密集，完全不切實(shí)際。應(yīng)該有一個(gè)反對這種事情的規(guī)則！我回過頭來看了一堆原理圖，發(fā)現(xiàn)我的閾值大約是100針。超過100個(gè)引腳，我總是為每個(gè)部分創(chuàng)建多個(gè)單元。

我分手了通過將引腳分成功能組來實(shí)現(xiàn)高引腳數(shù)部分。例如，FPGA將為所有電源和接地引腳提供一個(gè)單元。另一個(gè)單元將具有與配置零件相關(guān)的所有引腳。然后，I/O引腳有多個(gè)單元。

這是FPGA配置引腳的單元。

此符號可放置在原理圖中任何有意義的位置。在這種情況下，配置存儲器IC和JTAG連接器用于編程和調(diào)試。在表格上還有幾個(gè)需要回家的雜項(xiàng)。

這是帶電源和接地引腳的單元。

電源引腳結(jié)構(gòu)不多。兩種類型的電源引腳分為兩組：一組內(nèi)部電源和另一組I/O電源。其他設(shè)備具有更復(fù)雜的功率結(jié)構(gòu)，并且需要更多組。該裝置位于帶有穩(wěn)壓器和電源監(jiān)控電路的板上。

I/O引腳分為四個(gè)單元。這是一個(gè)顯示大約25％的I/O的單位。

Altera（現(xiàn)在英特爾）部件通常具有內(nèi)部互連，具有突出的行和列結(jié)構(gòu)。在此部分中，連接到行互連的I/O的I/O速度更快，而連接到列的I/O的速度更慢。由于這是一個(gè)高速設(shè)計(jì)，我需要考慮哪些信號連接到行或列，我創(chuàng)建了一個(gè)符號，幫助我進(jìn)行引腳分配。你可以看到這個(gè)單元都是“行”引腳。另外，行進(jìn)一步分組在一起（行A，B，C等）。此布置指示器件內(nèi)部的其他時(shí)序特性。

考慮將可編程器件中的I/O分組以反映特定設(shè)計(jì)中器件的功能。如果有助于設(shè)計(jì)和理解電路，自定義符號的額外工作是可以的。

層次結(jié)構(gòu)

一般來說，原理圖大于一張紙可以用兩種方式組織，平面或使用層次結(jié)構(gòu)。平面原理圖直接使用片材之間的連接。信號通常偏離一張紙的側(cè)面并出現(xiàn)在另一張紙的側(cè)面。層次結(jié)構(gòu)使用工作表中的“分層塊”來表示另一個(gè)工作表。通過連接到塊來完成與工作表的連接。工作表上可以有多個(gè)分層塊。塊和表的組織看起來很像計(jì)算機(jī)中的文件目錄。通常有一個(gè)“根表”，它很像根目錄。

層次結(jié)構(gòu)用于兩個(gè)主要目的。首先，它提供了原理圖中的邏輯結(jié)構(gòu)以及以與信號連接一致的方式在工作表之間導(dǎo)航的方式。其次，它允許在工作表上繪制一次電路，但通過使用引用同一工作表的多個(gè)分層塊重復(fù)多次。

使用層次結(jié)構(gòu)是組織設(shè)計(jì)的有效方式。對這種結(jié)構(gòu)感到滿意需要一些工作。然而，對我來說，它已成為必不可少的。我使用它太多了，我從來沒有在平面設(shè)計(jì)中使用直接的片對板連接。工作表始終通過分層塊連接。微妙的效果是原理圖采用三維框圖的外觀。我喜歡這樣記錄設(shè)計(jì)的方式，并且可以快速方便地找到它。

這是20通道高壓放大器板的根表。當(dāng)然，不可能看到細(xì)節(jié)。但是，也許你可以看到分層塊看起來像一個(gè)方框圖。

我提供了注釋，列出每個(gè)塊中的電路。單擊一個(gè)塊可以輕松找到某些內(nèi)容。不是在這里，但在其他設(shè)計(jì)中，我在根表上包含了沒有電路連接的塊，但引用了帶有注釋和圖表的表。使用這樣的塊就像帶有鏈接的目錄一樣。

我注意到中間的I2C總線有三個(gè)信號：I2CSDA，I2CSCL和I2CINT。我希望我能夠使用“異構(gòu)總線”，這是下一個(gè)主題！我可以將三行壓縮成一行！

同構(gòu)和異構(gòu)總線

我所知道的所有原理圖程序都支持將多個(gè)同樣命名的網(wǎng)絡(luò)收集到一個(gè)“總線”。該術(shù)語最初來自數(shù)據(jù)總線或地址總線中的信號捆綁。在下面的示意圖中，此功能將信號捆綁為名稱“SHDN”，后跟序列號。這被稱為“同類”總線。

原理圖中間是一個(gè)帶有四個(gè)信號的SPI接口：SS，SCK，SDI和SDO。它們是一個(gè)功能組，將它們組合起來并為所有這些組合使用一行和一個(gè)名稱會(huì)很方便。一些原理圖程序允許將信號分組為“異構(gòu)”總線。這種類型的總線似乎沒有標(biāo)準(zhǔn)名稱。 Altium稱之為“信號線束”。 OrCAD使用術(shù)語“NetGroup”。在Eagle中，所有公交車都是異構(gòu)的。 KiCad正在開發(fā)此功能并將其稱為“組總線”。

這是在Eagle中為原理圖中的四個(gè)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建的異構(gòu)總線。

在我看來，異構(gòu)總線為原理圖提供了邏輯結(jié)構(gòu)，減少了混亂。

特殊IC封裝

機(jī)械設(shè)計(jì)師在解決與更小和更小外形尺寸以及熱管理相關(guān)的封裝問題方面變得非常聰明。但是，他們的一些設(shè)計(jì)導(dǎo)致應(yīng)該在原理圖上顯示的連接。我嘗試在原理圖中包含連接到網(wǎng)絡(luò)的任何包元素。例如，用于連接器外殼的鍍通安裝孔或連接到GND或電源的部件上的散熱片應(yīng)在示意圖中。以下是兩個(gè)具有連接電源或GND功能的封裝示例。

部分在左側(cè)有一個(gè)金屬片，通常焊接到電路板頂部的銅區(qū)域以散熱。右邊的部分底部有一個(gè)“裸露焊盤”，焊接在銅區(qū)域。在這兩種情況下，標(biāo)簽或焊盤通常都在IC內(nèi)部電氣連接。

該示意圖顯示了如何使用右側(cè)封裝處理電壓調(diào)節(jié)器的裸露焊盤。

引腳1到5是正常引腳。我添加了引腳6來表示裸露焊盤的電氣連接并將其連接到GND。我還包括6個(gè)熱通孔，從頂部到底部銅區(qū)域傳導(dǎo)熱量。過孔包含在原理圖中，因?yàn)樗鼈冃纬呻姎膺B接。結(jié)果如下：

問題：64引腳部分何時(shí)不是64引腳部分？

解答：當(dāng)它是“E64”封裝時(shí)。

為此部件構(gòu)建符號時(shí)，您會(huì)立即看到零件上沒有接地引腳！英特爾論壇的一位評論者推測它是使用量子效應(yīng)的尖端部分，不需要接地連接。嗯，不太好。接地是部件底部的裸露焊盤。這是底部的圖紙，中間有墊子。

要處理對于這樣的部分，只需在符號中添加Pin 65即可。然后，將其連接到原理圖中的GND。務(wù)必在原理圖上添加注釋！數(shù)據(jù)表指出，焊盤僅用于電氣連接，沒有熱功能。 PCB設(shè)計(jì)人員需要知道這一點(diǎn)！

獎(jiǎng)金主題

“回到過去”的原理圖是手繪的，大多數(shù)是專業(yè)的繪圖員。他們可能會(huì)不時(shí)地休息一下，在原理圖上涂一些關(guān)于激發(fā)他們想象力的東西。以下是Tektronix示意圖中的示例。

圖像使用vintageTEK提供

你有沒有在原理圖中添加卡通或表情符號？

您是否曾使用非正交線作為網(wǎng)絡(luò)？你的原理圖程序是否允許它們？