在电路图中，如何画好原理图？

很多硬件工程师都有过因为一个小小的不注意，不得不重新打板的经历，对有些不以为然的工程师甚至成了家常便饭，殊不知这每一次的打板导致的工期延误对于企业是很大的浪费，尤其是对于争分夺秒抢占市场的产品来讲任何小小的疏忽导致的工期延误带来的损失都有可能是致命的。我在前面的文章中说过，硬件工程师设计PCB，即便是一个崭新的设计，到最终定型不能超过3版，最好2版以内搞定。而做到这一点就必须养成良好的设计习惯，PCB设计是牵扯到很多个环节的链条，越早的环节越是重要，为避免最终的错误，从一开始就要小心翼翼，不能埋下任何雷。

首先要说明的是，原理图是连接产品的概念性设计(方案框图)和最终的以PCBA形式的物理呈现之间的桥梁，因此它一定要准确、完整。原理图的基本构成单元是表征一个个电子元器件的“符号(Symbol)”，因此要求原理图的“符号”一定要准确、完整，而这些符号之间的连线(元器件各管脚之间的电气连接)要正确无误。熟练掌握原理图符号的编辑(Symbol Editor)是非常重要的，即便在设计中你没有必要自己亲自创建原理图符号，但你仍然需要查看或检查这些符号的特性。尤其是你从一些网站上(SamacSys、Ultralibrarian、SnapEDA等)下载的符号，这些网站提供的是适用于各种PCB设计工具的符号，因此最好要根据自己的电路设计对这些符号中的管脚进行位置的重新排列，以及一些管脚属性的定义。

一个元器件的所有的管脚都必须在符号上“可见(Visiable)”，也就是显示出来，如果这个器件有20个管脚，那就必须有20个管脚出现在符号上，永远不要用“不可见(Invisible)”管脚，比如“电源”和“地”管脚，另外“No Connect”(简称NC - 无连接)的管脚也要显示出来。

有两种类型的“NC”管脚，第一种类型是在任何的设计中都不会被连接，它可能本身就是没有任何内部连接的，或者说只是供生产厂商测试用的。比如上面图中的CP2102N-GQFN20的第10个管脚就是永远不用连接的管脚。有的原理图工具允许给这种管脚设定一个“NC”类型的属性，这些管脚将被永久地用一个小“x”来标记。你也可以给它们一个独特的管脚名字NC1、NC2等等，就像在原理图上显示的那样。虽然原理图允许管脚重名，但我建议最好给每个不同的管脚不同的名字。

第二种类型的“NC”是有一些管脚是有意义的，但在某些设计中用不着，例如下图用CP2102设计的USB - UART桥接电路中，有不少管脚内部是有连接，但在这个设计中它们是不用连接上的。很多原理图工具允许将没有连接的管脚上放置一个叫“NC”的原理图符号，一般为“X”的形状，作为原理图的一部分。如果原理图工具中没有这么个“NC”符号，系统做ERC(电气规则检查)的时候就会报“错误”(Error)或者“警告”(Warning)，在知道事情的原委的前提下你可以忽略这些信息，但一定要确保你知道这些信息的来源。常用的基本图线有实线、虚线、点划线及双点划线几种。一般图线的宽度应从0.25mm、0.35mm、0.5mm、0.7mm、1.0mm、1.4mm中选取，选取图线宽度时，应以2倍递增，平行线间距不小于0.7mm，且不小于粗线宽度的2倍。实线多用于基本线、简图主要内容用线、可见轮廓线、可见导线等;虚线多用于辅助线、不可见轮廓线、不可见导线等;点划线和双点划线用于分界线、结构功能或分组围框线等。表示信号传递方向或连接线上的箭头应采用开口箭头，指引线上的箭头则采用实心箭头，以示区别。指引线引入轮廓线，指引线末端用一圆点“·”表示。

在电路图中，电阻是一个至关重要的元件。它主要用于控制电流的流动，从而起到分压、限流或匹配电路的作用。通过标注电阻的阻值和误差范围，我们可以清晰地了解其在电路中的角色和影响。同时，这些信息也有助于工程师在设计时做出合理的选择，确保电路能够稳定、高效地工作。在电路图中，电阻的标注至关重要。除了阻值，还需要明确其精度。对于大功率电阻，还可以额外标注功率信息，以适应不同的应用场景。一般来说，开关电源上的采样电阻以及运放电路中的电阻，应选用1%的精度，以确保电路的精确性。而对于上下拉电阻，5%的精度则已足够。此外，在标注阻值时，应直接使用如1K这样的数值，而非102这样的代码，以避免混淆和误解。同时，也要注意避免让他人进行不必要的阻值换算，以确保电路设计的准确性和高效性。

在电路图中，每个电容的容值和耐压都被清晰地标注出来。对于那些需要高精度的电容，还可以进一步提供其精度或材质信息。例如，瓷片电容的材质可能包括X7R、Y5V、NP0等。在电路图中，为增强可维修性，有时会选择增加L1电感，以便在维修时能够轻松地将其断开，从而更便捷地排查故障。具体来说，是否增加L1电感取决于实际情况，可以选用电感、磁珠或0R电阻等元件。然而，在某些特殊情况下，例如负载过重导致所需的串入元件功率过大，从而增加成本，那么不加L1电感可能是更合理的选择。另一方面，如果后续连接的芯片如QFP64封装且功率较小，那么串入元件则可能成为必要之选，因为QFP焊接不良的情况较为常见。

在双电源系统中，电源符号上需要标注正负号，而单电源系统则仅需标注正号。同时，还需要注意避免使用VCC作为标识，以免引发误解，并需细心观察供电电压。此外，在地平面的处理上，若系统中只有一个地平面，则应使用GND进行标注;若存在数字地和模拟地，则需分别使用AGND和DGND进行区分。此外，某些系统可能还包括视频地、音频地等，这些也需要用特定的符号进行标识。在绘制电路图时，务必确保GND这些网络名清晰可见，否则可能导致问题出现。

在电路原理图中，我们常常会遇到NC和NF这两种字符。它们分别代表着“不接”和“不焊”的意思，即在该位置不进行任何连接或焊接操作。这种设计思路同样体现了电路设计的灵活性和可扩展性，使得我们可以根据实际需求进行选择和调整。NC，即Not connect，意为“不接”，表示在该位置不进行任何连接操作。同样地，NF，即Not Fix，意为“不安装”，意味着在该位置无需进行任何安装动作。值得注意的是，NC有时也可表示为normal close，即常闭，这在继电器和接触器的应用中较为常见。因此，在具体情境中，我们需要根据实际情况来准确理解和辨认这些字符的含义。