這篇先講講怎麼畫這個電路板的原理圖。我計劃通過三個案例講解PCB的設計技能,分別是貼片元件焊接練習板、流水燈電路板、STM32單片機開發板,難度都不大,都算是低速雙面板。學完以後應付本科生畢設級別的設計應當沒有問題。
第一個板子,貼片元件焊接練習板,除了用於熟悉AD軟體的操作以外,還有很多電阻和電容,用於練習貼片元器件的焊接,可謂AD操作、焊接技能兩開花。
關注公眾號「yummy說電子」,後臺回復「焊接練習板原理圖」,可獲取PDF格式原理圖。
這個圖主要的原理是這樣的:晶片U1是MC14060是個二進位計數器,它的CLK引腳接個振蕩信號,就能夠讓計數器+1,計數器對著8個輸出,輸出接LED,就看到了看到類似於流水燈的效果。
有趣的是,這個晶片自帶2路反向輸出,接個RC電路,就構成了一個非對稱式多諧振蕩器,形成振蕩信號。原理大致如下,視頻還算直觀。
下邊的MC74AC138D是三八解碼器,將二進位計數器的3位數據連接到解碼器的輸入引腳,輸出引腳的8個LED有1個被點亮。隨著輸入數據的逐次變化,被點亮的LED也按位切換,顯示出流水燈的效果。
原理圖中,採用了多個電阻與電容串聯,其目的在於學生練習焊接。如果串聯的多個電阻中,存在虛焊,則相當於斷路,會看不到LED流水的現象。電容焊接失敗較難檢測,會影響振蕩電路的頻率,讓LED流水的速度異常。
創建工程,獲取、安裝集成庫的過程略,可參考以前的教程。
放入原理圖中的元器件,位號、型號等信息缺失,需要修改屬性。
雙擊需要修改參數的元器件,或者在放置元器件的過程中按下Tab鍵,或者選中元器件以後打開Properties面板,可以修改元件屬性。一般情況下關注Designator、Comment、Description、以及Footprint。
Designator:位號,一般用於標記元器件的種類與序號,例如U1代表晶片1,R2代表電阻2,C5代表電容5,問號代表還沒有修改序號。其中元器件種類與字母有約定俗成的對應關係,以後會詳細介紹。序號可以手動修改,也可以設置自動編號。
Comment:翻譯過來是「注釋」,其實含義更像是參數,用於描述器件的基本特徵,比如電阻的阻值、精度、電容的容值與耐壓。
Description:描述信息,通常用語用於方便採購,可以不填寫。
FootPrint:封裝。
眼睛的圖標用於設置元件的標示在原理圖上是否可見,鎖的圖標用於設置元件鎖定與解鎖,被鎖定的屬性在解鎖前無法修改,用於防止誤操作。
原理圖中要體現元器件的具體型號,以後要從原理圖中導出BOM表,BOM表用於採購元器件。那麼,畫原理圖的時候,就要思考如何確定元器件的採購信息。
假如你想買一個電阻,你需要告訴賣家,哪些參數呢?
實不相瞞,筆者多年前,第一次去電子市場,打算買幾個電阻,老闆問我,買什麼樣的電阻,我確實不知道該怎麼描述我需要的電阻,我說,,,就是那種常用的電阻。現在想起來,仍然尷尬地用腳指頭摳出來了個三室一廳。當時還感覺一個電阻2毛錢好便宜,後來才知道,批量買電阻,一個不到1分錢。
看上去本文的任務好像是,對照著PDF,畫個原理圖。有點像按圖索驥,實際上並非如此。繪製原理圖的過程,其實是一個設計的過程。
原理圖中放置個1K電阻,很簡單。為什麼放置這個1K的電阻?功率多大?封裝如何?允差多少?這些問題,才是關鍵。
繪製原理圖的時候,就應當弄清楚電路的原理,以及每個元器件的作用,並且確定每個元器件的型號。從工作的角度來說,畫原理圖的,與畫PCB的,很可能不是同一個人;使用元器件的,跟購買元器件的,也不是同一個人。要在設計原理圖的階段,就完成器件選型的工作。所以,原理圖中的所有元器件,都應標記清楚型號。