电子设计原理图设计规范

第一部分原理图设计规范

引言

1. 为什么要画原理图? 原理图是干什么用的?

?描述出能够达到要设计的产品各项功能的电子线路方案 (反映在采用什么电路结构形式, 什么技术方法, 什么生产条件... 等等方面上) ?表达了设计者所设想的电路连接;

?表示出设计产品的所要使用的物料和物料的品质、数量要求等;

?方便人们的各种交流，指导产品的顺利生产;

总括: 原理图要反映出产品在设计和生产的整个过程中的所有要素要求, 它是一切电子产品设计和生产的基础依据;

2. 在我们公司要使用的什么原理图以及PCB设计工具?

原理图设计工具: Cadence 公司的 Capture CIS;

PCB设计工具：Cadence公司的Allegro；

3. 有了设计工具, 如何使用好设计工具, 来正确地表达自己的设计?

要会运用原理图设计工具，必须要掌握一些必需的概念和知识。

下面的第一步骤里，我会介绍原理图设计过程中所要遇到的那些设计概念和知识。

在其后的第二步骤，我再给大家介绍学习和运用EDA设计工具的一般方法。

4. 已经知道（不是精通）设计工具的使用了, 要画出什么样的原理图?

必须遵从公司的原理图设计规范！

原理图设计的正规化，一些规范的要求和必须遵从的规（约）定，我将穿插在第一、第二步骤中，在介绍必需的概念和知识时同时进行。

无论什么软件, 软件使用者必须首先明确自己的目的, 要清楚的知道自己想要作什么, 作出什么样的? 然后才是使用软件提供的各种功能手段来最终完美地实现它们.

不依赖具体的设计工具, 使用者必须先了解都有哪些对象或东西, 都要按照什么样子来完成, 对象的属性是什么, 最后才是如何来使用软件去完成. 先必须知道自己要干什么, 并且要作到什么样子才算结束.

根本的任务之一：要安排好各个对象的位置和连接关系

第一步(必备知识), 首先了解我们应当知道原理图由哪些对象内容所构成:

1. 电路图中的对象

PAGE, MODULE, TEXT, LINE, SYMBOL, COMPONENT, NETWORK, CONNECTIONS, PART, DEVICES，注释和版本控制

2. 电路图中的术语

PIN, DEVICE, 器件(符号)库, SYMBOL，CAE DECAL，

NET/NETNAME, NET的属性

PIN 和 PIN 的属性

PART 和 PART的属性

PACKAGE，FOOTPRINT，PCB DECAL，LAND PATTERN

3. 电路图的元件符号: SYMBOL, CAE DECAL, LOGIC DECAL, 器件符号库LIBRARY

4. 电路图中元器件的正规命名方式

C***, H***, TP***, R***, S***, SW***, L***, U***, D***, T***, TH**, TR***, Q***, B***, F***, G***, I**, J***, K***, M***, OSC***, P**, VC*, VR**, W**, X**, Y**, Z*

5. 电路图中元器件的信息位置排列(BOM, PART LIST)

正确的排放元器件的属性和REFERANCE有助于读图和检查错误;

6. 元器件的属性(PROPERITY, ATTRIBUTES)

7. 元器件库的创建方法

8. 明了以上的原理图中各个对象及其属性的含义和作用, 画好规范的电路原理图

?单张电路图的画法

?多页电路图的画法

?层次电路图的画法

第二步(总体方法), 如何利用具体的软件来安排好各个对象的位置和连接关系－原理图的设计过程

尽管不同的EDA工具工作的方式, 操作的手法不仅相同, 但本质上是相通的.

大体都按照如下7个步骤:

1. 设定所有的结构组成; 图纸尺寸, 各个对象的省却尺码值, 颜色, 打印机等

2. 设定或创建使用的器件库;

3. 从器件库中找出需要的DEVICE的符号, 变成原理图上的一个元件(COMPONENT).

4. 找到各个对象的编辑, 操作命令方式, 以完成各个元件的属性值;

5. 连接网表, 完成原理图设计;

6. 作细致的DRC检查;

7. 后处理,生成网表,BOM等文件,为后续工作作准备.

第三步, 多加实践多作总结, 熟能生巧. 画好常用的电路、单元电路、模块电路图。拿出来的原理图就是你能力的体现，不仅体现在电路本身的设计上，更重要的要能正确的表达出自己的设计内容。（错误连篇，图中所表示不是你想要的设计情况，沟通表达不出来，水平从何体现？）做一个正规化的让人信服的硬件设计人员。

原理图设计的规范

图纸规则

一般使用A、B、C幅面（新建的幅面默认为B），禁止使用自定义幅面。

对于复杂电路，为尽快在原理图内找到电路组成部分，建议将原理图幅面划分区域,定义各模块中的子模块,并表注各子模块的功能,为更清晰说明,可增加说明部分,以使检查评审人员更好的了解你的意图,增加沟通能力.

标题栏

原理图上必须有标题。格式如下：

项目代码

项目代号是标识器件在原理图上的位置和连接关系的参数。项目代号由项目种类的字母代码加上数字序号组成。

字母采用拉丁字母的大写正体字，但不允许用字母“I”和“O”。

项目代码实例：

项目种类的字母代码：

C***, H***, TP***, R***, S***, A***, L***, U***, D***, T***, H**, B***, Q***, B***, F***, G***, I**, J***, K***, M***, P***, U*, V**, W**, X**, Y**, Z*，E*

项目代号的放置位置：

●尽量接近宿主器件

●集成电路的项目代号和标称值要求放置于元件的上方，图形符号四面都

有引脚的在空间允许时一般将项目代号和标称值放到图形符号的中央。

●对于分立器件和其他组件，水平放置时项目代号和标称值要求水平放置

于元件的上方；垂直放置时项目代号和标称值既可以放置于元件的右方，也可以放置于元件的左方，但二者的方向不同；项目代号和标称值的首字符尽量对齐。

标称值

标称值是器件的电气特性的必要描述，标称值的标注原则是能准确反映该器件的特征，除特别指明外，标注均使用大写字母。 例如：

● 电阻、电阻排以欧姆（Ω）、千欧（k Ω）、兆欧（M Ω）为单位标注，

欧姆的符号可省略；不足1K 的以***R 表示；相同类型的器件不允许采用不同的表示方法，如：4.7K （Ω）的电阻只能用4.7K 表示,不允许采用4K7、4.7k 等表示方法,{尤其BOM}.

● 晶体、晶振以kHz 、MHz 标注，稳定度有特殊要求的需注明，标注示例如

“12MHz-2.5ppm ”。注意：Hz 不能省略。；

元器件图形符号

● 元器件图形符号、命名按照规范进行设计，如果某些特定的图形符号，在文

中没有规定出相应的图形，允许按照绘制元器件图形符号的要求进行编辑。 ● 元器件图形符号只允许水平和垂直两个放置方向，在不改变图形符号含义的

条件下，可根据图纸布局的需要对图形符号进行旋转或镜象放置，但项目代号和标称值只能有一种放置方向，不允许旋转，如下图所示

布局规则

在原理图的绘制过程中，为了图纸的标准化和可视性、易读性，在整图的布局上需遵循一定的规范，做到信号流向顺畅，布局匀称，功能单元电路布置清晰。既方便读图与理解，对LAYOUT 人员的布局也更清晰，提高效率。 下两部分是一页图纸中的两部分：

POACT_C INDEOUT POACT_D

POACT_B PODE_A PODE_C VDD3.3POACT_C INDEOUT U10874HC04

1A 12A 33A 54A 95A 116A 13GND 7

VCC 141Y 22Y 43Y 64Y 85Y 106Y 12

辅助模块(倒相)

POACT_A POACT_D

PI_ACT#POACT_B PODE_A PI_ACT#PODE_B PODE_B PODE_C PODE_D

PODE_D

POACT_A

以下为系统中的一页原理图：

POACT_C INDEOUT

POACT_D

POACT_B PODE_A PODE_C VDD3.3POACT_C INDEOUT U10874HC04

1A 12A 33A 54A 95A 116A 13GND 7

VCC 141Y 22Y 43Y 64Y 85Y 106Y 12

辅助模块(倒相)

POACT_A POACT_D

PI_ACT#POACT_B PODE_A PI_ACT#PODE_B PODE_B PODE_C PODE_D

PODE_D

POACT_A 绘制日期审核日期绘制人审核人模块版本号模块文件名板版本号板名板文件名模块名幅面(SIZE)

分页序数总页数

变更历史

绘制日期审核日期

绘制人审核人板版本号板名模块版本号模块文件名板文件名模块名幅面(SIZE)

?

?

对于信号的输入、输出的连接端口，在布局时，应按照信号的流向，输入放置在页面的左端，输出放置在页面的右端，并且应上下对齐，均匀排布，集中放置在一侧，这些端口一般不允许放置在页面中间，如果必须放置在中间时，也应该集中排列。垂直布局时，输入应放置在上方，输出放置在下方。对模拟电路，电位高的电路在图纸幅面的上部，电位低的在下部。如下图所示：

对于电路中的解释性的文字注释，在电路布局时应考虑其放置的位置，对

特殊器件或功能单元电路的注释应放在靠近它的地方，对整个电路的注释可放置在页面的空白处。

在原理图中,器件的放置一般只有两种方式，即垂直和水平，不允许将器件放置成不规则的状态。器件之间的摆放要均匀，不拥挤，能对齐的尽量要管脚对齐，如图所示：

在布局时应注意,同一块PCB板上的单元电路可以在原理图的绘制中分层或分页,但在同一页原理图上,不允许绘制不同 PCB板上的单元电路。

当原理图中的若干个功能单元电路在布局时，如果不是区分得特别明显，可以用点划线框加以划分，点划线框可以是规则的，也可以是不规则的。在采用点划线框时，应注意包络框线不能和元器件图形符号、项目代号等属性相交。如下图所示:

在原理图中，对于集成运放和通用集成逻辑电路宜按照电路功能将每个单元分开放置，便于对电路的理解和视图，也符合电路功能单元集中布局的规则。如图所示：

U1A

14001 1

23

U1B

14001

5

6

4

U1C

14001

8

9

10

对于数字电路中，总线结构应用总线方式连接，单线能用电气连接线连接的也尽量用线连接，而不要完全依靠网络标号；当连接线跨度太大时，应用网络标号来连接。这样所绘制的原理图信号流向清晰明了，便于视图。

对于集成电路，在原理图中未用或悬空的管脚，应用未连接符号加以标注。逻辑单元中，未使用但在实际中为确保电路的稳定性和抗干扰性而需要管脚接地或接电源的标准逻辑单元需在原理图中体现出来(如74系列)。如图所示：

U1A

14001

1

23

U1B

14001

5

6

4

U1C

14001

8

9

10

U1D

14001

12

13

11 U1C在实际电路中输入接地是为了抗干扰

对于原理图的绘制，原则上要求采用分层的方法（不作要求），图纸的首页是体现各模块电路间相互连接关系的顶层图（主图），各模块对应相应的子原理图。当同一块PCB上的电路原理图,由于内容太多,超出了一张图纸的幅面,这时需分多页绘制原理图,分页绘制的原理图，在结构属性上各页之间是同级平等的，相互可以拼接成一张图。分页绘制的首要规则是同一个子功能单元电路必须绘制在同一页上。

当分页绘制时，为了便于分析和描述，在信号的中断处，需采用专用的分页端子符号，且要注释信号的来源和去向，如下图所示：

分页绘制时，要注意此时网络标号和项目代号是唯一的，不同网络不能用相同的网络标号，即此时网络标号和项目代号在总图中是唯一的，不得有重复。如第一页中有R30、R50、R52，则其他任何页上都不能有R30、R50、R52的项目代号出现。

对于同一块PCB上的电路，过于复杂难以在一张图上画下时，或者有多个功能相同的模块时，应按照功能画成子电路，其中优先处理的是分离器件较多的功能电路。顶层电路则由代表子电路的模块与其他外围器件构成。

●器件标识：

子电路中的器件标识不可与其他子电路及电路其他部分重复。在电路中有多个相同的子电路时，每个子电路应该独立的用一张图表示，因为每个部分的器件标识是不同的。

●层次接口符号的样式：

子电路的层次接口符号有两种样式，输入符号与输出符号。如图所示：

●命名规则：

层次接口符号不是实际的器件，实际上是一种信号线的标识，它必须与代表子电路的模块符号的引脚名称相同。如图所示：

●层次符号的放置：

在原理图上的位置与其模块符号中对应引脚的位置大致一致，输入信号放在原理图的左边，输出信号放在原理图的右边。并且出线位置应该靠近。如图所示：

如果原理图中包含有两个或多个功能和结构完全相同的单元功能电路，为了方便和简洁，这时可以采用原理图画法中的层次分页画法。将功能单元电路定义为模块，并定义其属性，该模块被调用几次就拷贝几次，形成相应个数的子电路，而不允许在主电路中可多次调用某同一模块。

线的规则

在原理图中一般将线分为两大类，即起电气连接关系的电气连接线（wire ）；起区域划分、注释标记等作用的非电气连接线（line）。

非电气连接线(line)：

●当需要在图上显示出图的一部分所表示的是功能单元、结构单元或项

目组时，可以用点划线围框表示。为了图面的清晰，围框的形状可以

是不规则的；

●围框线不应与元件符号相交，但插头插座和端子符号除外。它们可以

在围框线上，或恰好在单元围框线内，或者可以被省略；

●元器件管脚之间的电气关系连接不能用非电气连接线来连接。

电气连接线(wire)：

●当单根导线汇入用单线表示的一组连接线或总线时，应采用每根连接

线上标注网络标号。汇接处可用斜线表示，其方向应使看图者易于识

别连接线进入或离开汇总线的方向；

●同一页图纸的连接对象尽量用线段（包括总线）连接，尽可能少依赖

网络标号。一般情q况下，依靠标号连接的网络不应超过本页网络总数

的20%，除非网络标号的命名、分布、所在器件存在某种易于阅读和查

找的规律。

●三个以下引脚的小器件必须和它的某一连接对象布置在一起，并用线

连接，不能完全依赖网络标号建立连接。

● 除了单点接地、单根线与总线连接采用斜线之外，连接线采用水平和

垂直两个方向走线，不应有其它角度的走线。 电气连接线中的总线规则：

● 在原理图中，表示电气的总线有专用的绘制方法，一般都是功能属性

相同的信号线组成，不允许将属性完全不关联的信号线组合在一起构成总线。

● 总线的标注应是：总线名称[m..n]，其中m 小于n ，且分出线的名称应

与总线名称相同，下标要在m..n 规定的范围内，总线分出的线号不能大于n ； 而且方括号中的数字写法只能是[m..n]，而不能是[n..m]。如下图所示：

AD[0..8]

BD[0..16]

A D _1

A D _2

A D _3

B D _16

B D _13

AD[0..8]

BD[0..16]

A D _13A D _12

A D _11

A D _10

A D _9

B D _10

A D _14A D _1

A D _2

A D _3

B D _1B D _1A D _1A D _1A D _9

B D _1AD[0..8]

BD[0..16]

AD[0..8]

BD[0..16]

错误的画法

正确的画法

总线名称的第一个字母应放在总线的上方或右方。

网络标号

网络标号紧靠线的上方(水平电气连接线)或左方(垂直电气连接线)，其第一个字母在线的长度范围内，且网络标号中不允许使用空格。网络标号不能覆盖器件管脚、注释文字以及其他图形符号。

不能用标注文字来代替网络标号，也不能用网络标号来作注释性文字； 网络标号不能放在两根电气连接线的交叉处，否则网络标号的归属不清，会引起两个网络的短接。如下图所示：

规范不规范不规范net1

n e t 2

net5

net6

net7

net8

net1

n e t 2

net5

net6

net8

net7

一个单板的图纸中，一个网络只能有唯一的一个网络标号一一对应。 网络标号的名称应该和信号的意义存在某种对应关系，并且只能使用字符

“0-9”、“a-z”、“A－Z”“_”、“/”、“#”、“+”、“-”，不能使用其它特殊字符。_”用于网络名称中两部分内容的隔离，如CPU_CS、HW_CLK；“/”作为首字符时表示信号为低电平有效，如/RST、/WR；“/”用于网络名称中间表示该信号的用途存在两种以上的解释，如RD/WR、PIO/RXD；“#”表示信号为低电平有效，如PIO/#IRQ、#RD/#WR；“+”和“-”一般用于差分信号的标注，如DHW0+、DHW0-；

推荐使用默认网络标号，可根据需要加前后缀。例：

中断信号：INT

片选信号：CS

复位信号：RST、RESET

串口信号：TTL电平为TX0、RX0；RS232电平为TXD0、RXD0；RS422电平为TXD0+、TXD0-、RXD0+、RXD0-

差分信号：在名称末尾加+、－来表示（不推荐用N、P表示）

地及电源网络定义规则

接地网络推荐使用下表给出的图形符号：

注释：

保护地是为了防止因绝缘损坏而遭受触电的危险，把在故障情况下可能呈

现危险的对地电压金属部分同大地紧密地连接起来，称为保护性接地等电位一般应用在防雷设备上

VCC、VDD、VAA、GND、AGND、DGND、BGND、PGND、VSS、+5V、+12V、+-48V 等用于电源、地专用标号，不得用于其它信号,其他电源直接用电压值表示,例如+3.3V。与电源的连接提倡使用电源专用符号，而不提倡使用网络标号。

电源命名规范: 采用VCC(VDD)*.*形式,如:VCC3.3,VDD5.0

为考虑EMC,电源更纯净,以VCC(VDD)*.*_(1…N)表示

例如:VCC3.3_2 等

去耦电容的放置

在原理图中，如果应用多个IC单元时，为满足电气性能的要求，一般在易受干扰的IC旁放置去耦电容，原理图中不允许将去耦电容集中排列放置。如下图是不规范的绘制方法：

为了清晰表达去耦电容对特定的IC 单元的重要性，去耦电容应尽量靠近归属器件。以保证在PCB 设计时，不管去耦电容和IC 单元的个数是否一一对应， 去耦电容能连接到对应的IC 上。如下图所示：

RXD TXD +5V

TX1RX1可动、可调元器件 可动元器件的工作状态，原则上处于开断，不加电的工作位置或安全状态

信号完整性及EMC 处理

● 对输入/输出的信号要加相应的滤波/吸收器件，必要时要加瞬变二极管或压

敏电阻

● 在高频信号端匹配电阻

● 高频的去耦电容原则钽电容或去噪声比较强的电容，且容值较小，以提高其

谐振频率

● 各芯片的电源都加去耦电容，同一芯片中各模块的电源也要分别加，高频情

况还需磁珠或电感值较小的电感（建议加磁珠）

DRC 检查

运行DRC ，并根据生成文件，逐一纠正“ERROR ”，直到完全正确为止

后处理

生成标准的BOM 清单和网络表，CAD 人员是以网络表为准进行设计的，而不是你提供的原理图。

BOM 中，元件参数/数值务求准确标识，特别留意功率电阻及功率器件和易发热器件，一定要表明功率值，高耐压的滤波电容需标明耐压值