如何将原理图符号画得通俗易懂

有很多关于绘制原理图符号的讨论。使你的原理图符号能够让人理解非常重要。有时用计算机辅助设计(CAD)软件包中预先做好的符号就可以了，但大多数符号并不太理想。请确保你的软件包能方便地创建符号，因为你可能得重新绘制每个单独元件，以及创建新的元件。CAD软件包含的上万种符号只是你重新绘制它们的基础。

好的原理图应该有可预测的信号流向。这个流向要求输入部分位于左边和上边，输出部分位于右边和下边。当然这并非铁板一块，但如果你希望其他工程师一眼就能理解你的原理图，遵循这个规则就非常重要。如果我高声对你喊叫，“区别什么有做这样？”这种语法结构显然让人难懂，但如果我按从右到左的顺序说，“这样做有什么区别？”那么你马上就能理解了。虽然许多半导体公司赚了很多钱，并提供很多支持，但很多时候他们专注于芯片内部，而做不到正确的原理图流向(图1)。

图1：目前许多公司画的原理图符号模仿的是元件的引脚图，而不是信号流

向

图1中的六反相器U1不是很实用。它将6个反相器合成在一个符号中，并且左边和右边都有输入输出。引脚长度也不需要那么长。U2这个符号稍微

好一些，输入都在左边，输出都在右边。像我这样一把年纪的人不喜欢彩色

背景，因为经过六次黑白拷贝黄色会变成黑色，从而让你无法看清任何东西。我创建的U3由不同元件组成(异构元件)，包括6个相同的元件和表示电源与地的第7个元件。排阻RP1是非常愚蠢的画法，当这些电阻应该处于原理图

上不同位置时很容易把原理图弄得一团糟。RP2显示了异构元件在这种时候

的作用。

一些半导体公司采用ANSI符号画逻辑器件，这显然是由缺乏分析的线性思维的人发明的，而不是模拟工程师眼中的图形化思维(图2)。

图2：许多工程师都不喜欢ANSI/IEEE逻辑符号画法，这些符号简直是非徒无益，而又害之。显示实际的逻辑符号稍好一些。CAD软件包中附带的元件基本上是没有用的。较好的做法是将元件一分为二。更好的做法是将电源独立出来，这样就不会弄乱信号流向。模拟工程师最想要的是在元件内部稍微画一些能表示其功能的图案。

对于多元件封装来说(比如许多逻辑门)，原理图符号需要分解开来，因为你很少会在原理图的同一个地方使用全部这些元件。这个原则同样适用于双路或四路运放。元件符号可以采用德·摩根等效符号(图3)。我非常敬佩那些能够通过布尔表达式来理解电路工作的工程师，但我还是喜欢图形化的表达方式——通过图形可以想象位于D锁存器中的比特，或者多路复用器中断言给定输入的引脚。

图3：等效符号表示与非(NAND)门

可以让用户给元件分配不同的“模式”完成相同的任务。如果你想画一个“引脚上负下正”模式的运放符号就非常方便。若是没有等效符号，如果你想垂直翻转一个元件，也会把正电源放到下边，把地放到上边去。通过调用绘制的德·摩根等效符号，你可以交换输入引脚，同时保持电源和地的位置不变。解决这个问题的另外一种方法是制作一个具有独立电源的异构元件(U6)。现在你可以垂直翻转运放，将负引脚放到上面来。

某个年代的原理图程序出现于这样一个时期：PCB上大约有40个14引

脚的逻辑芯片，每个芯片配一个去耦电容，再加上一个卡缘连接器。在1985年，DOS OrCAD甚至不能画三角形。这是那个年代的局限，也是那个年代需

要担心的事。当时许多公司觉得PCB上只有一个电源，即VCC(两个“C”代

表“公共集电极”，因为所有这些逻辑门都馈送电源给许多晶体管的集电极)。因此PCB只需要VCC和地。CAD公司的程序员甚至认为不需要在芯片上显示

电源引脚。他们只是发明了“零长度”引脚，然后版图设计程序会将所有相

同名字的引脚连接在一起。程序员认为工程师使用最后生成网络表的原理图

简直太蠢了。

说到地，“公共端”或“回流端”其实更贴切，除非你的电路连接到墙

上插座的大地引脚(图4)。我承认这只是个人喜好，但我喜欢美国风格的电

源和电阻符号，在晶体管和MOSFET上有个圆圈，且MOSFET清楚地指示了N

沟道或P沟道类型。

图4：地、电源、电阻、晶体管和MOSFET等各种元件符号我碰到过一位教授，如果他看到你在汽车收音机原理图上有大地符号，

会给你不及格的判定。汽车底盘是一种不同的符号，不管XXX叫它大地，还

是你在大多数PCB上使用的三角符号，都意味着公共端或回流端。我个人的

喜好是使用箭头代表电源，我也没遇到过哪一位工程师喜欢R1和R2那样欧

洲画法的电阻，甚至XXX里的可变电阻符号R3也没有意义，除非它有三个脚，或者在封装上把两个脚短接在一起。我也喜欢晶体管上的圆圈、短引脚、字

母N或P清晰地显示MOSFET的类型，以及有助于显示管子类型的栅极引脚，可以翻转的P沟道类型，以便源极位于上面，因为更多的正电源也在上面。

我很欣赏XXX显示体二极管。

在现代设计中，电源和地引脚不可见带来的问题是，当版图封装的电源

连接错误时电路经常会烧掉。经常会烧。这是一个很严重的问题，因为你可

能有多个带电源的层，而重新做PCB甚至重新搭建原型是很困难的。基于这

个理由，我们许多人会把电源引脚明确地画出来。对于像四运放这样的多元

件封装来说有三种方法来实现(图5)。第一种方法是你可以将电源引脚画在

每个元件上。第二种方法是只将电源引脚画在其中一个元件上，这时要确保

将所有未用元件也都放到原理图上。第三种方法是将四运放设计成由5个元

件组成的异构封装，包括4个独立的运放和一个单独的电源与地引脚元件。

这种方法的优点是你可以将电源与地元件和所有去耦电容放在一起。缺点是

你可能忘了放电源与地元件，由此带来的灾难是器件没有供电而不是接错电源。一个技巧是将电源引脚作为封装中的第一个元件，这样当你放置这个元

件时第一个放的就是电源。不管怎样，你都应该将所有元件都放到原理图去，以便给未用元件合适的偏置，防止它们发生振荡。

图5：电源和地不要使用零长度的引脚

相反，最好在U1的每个元件上画出电源引脚。你也可以只在封装的某个

元件上画电源引脚，但要确保所有元件都被放置，这样你就不会忘了连接电

源(U2)。U3封装则是使用了一个单独的“元件”来画电源和地。这样做的优

点是你可以翻转运放，根据电路需要灵活地将负引脚放在正引脚的上面或下面。

十几年前XX的XXX中就有这些异构元件了，这种方法还可以将连接器分

解成若干块。这样做同样是为了保持原理图的信号流向，确保每根线连接正

确的连接器(图6)。现在你可以确保你的原理图流向是从左到右的，使得其

他工程师理解起来更加容易，也能让你在5年后再看时更加容易理解。