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如何看懂常用原理图符号、如何阅读原理图

发布于: 2021 年 06 月 08 日
如何看懂常用原理图符号、如何阅读原理图

原理图是我们设计,构建和排除电路故障的地图。了解如何阅读和遵循原理图是任何电子工程师的重要技能。

我们在下边将介绍常用的原理图符号:

然后我们将讨论这些符号如何在原理图上连接以创建电路模型,并提出一些建议和技巧。

1、原理图符号(第 1 部分)

以下是各种组件的一些标准化基本原理图符:

1.1、电阻器

原理图上的电阻器通常由几条锯齿线表示,两个端子向外延伸。使用国际符号的原理图可以改为使用无特征的矩形,而不是曲线。

1.2、电位计和可变电阻器

可变电阻器和电位器各自用箭头增加标准电阻器符号。可变电阻器仍然是一个双端子器件,因此箭头恰好位于中间对角线。电位计是三端子设备,因此箭头成为第三个端子。

1.3、电容器

有两种常用的电容符号。一个符号表示极化(通常是电解或钽)电容器,另一个符号表示非极化电容器。通常,有两个端子,垂直地延伸到板中。

带有一个弯曲板的符号表示电容器是有极性的。弯曲板代表电容器的阴极,其电压应低于正极引脚,加号也可以添加到极化电容符号的正极引脚。

1.4、电感器

电感器通常由一系列弯曲凸起或环形线圈表示。国际符号可以仅将电感器定义为填充矩形。

1.5、开关

开关以许多不同的形式存在。最基本的开关,单刀单掷(SPST),是两个端子,半连接线代表执行器(将端子连接在一起的部分)。

具有多个投掷的开关,如下面的 SPDT 和 SP3T,为执行器增加了更多的可接触点。

具有多个极的开关通常具有多个相似的开关,其中虚线与中间致动器相交。

1.6、电源

正如有很多选项可以为您的项目供电,有各种各样的电源电路符号可以帮助指定电源。

1.6.1、直流或交流电压源

大多数情况下,使用电子设备时,您将使用恒定电压源。我们可以使用这两个符号中的任何一个来定义源是提供直流电(DC)还是提供交流电(AC):

1.6.2、电池

电池,无论是圆柱形,碱性 AA 还是可充电锂聚合物,通常看起来像一对不成比例的平行线:

更多线对通常表示电池中有更多串联电池。此外,较长的线通常用于表示正端子,而较短的线连接到负端子。

1.6.3、电压节点

有时-特别是在非常繁忙的原理图上-您可以为节点电压分配特殊符号。您可以将器件连接到这些单端符号,它将直接连接到 5V,3.3V,VCC 或 GND(地)。正电压节点通常用向上的箭头表示,而接地节点通常包括一到三条扁平线(或者有时是一个向下的箭头或三角形)。

2、原理图符号(第 2 部分)

2.1、二极管

基本二极管通常用压在一条线上的三角形表示。二极管也是极化的,因此两个终端中的每一个都需要区分标识符。正极,阳极是进入三角形平坦边缘的终端。负极,阴极延伸出符号中的线(将其视为符号)。

有各种不同类型的二极管,每个二极管在标准二极管符号上都有特殊的 riff。发光二极管(LED)通过指向远处的几条线来增强二极管符号。从光产生能量的光电二极管(基本上是微小的太阳能电池),将箭头翻转并指向二极管。

其他特殊类型的二极管,如肖特基或齐纳二极管,都有自己的符号,符号的条形部分略有不同。

2.2、晶体管

晶体管,无论是 BJT 还是 MOSFET,都可以以两种配置存在:正掺杂或负掺杂。因此,对于这些类型的晶体管中的每一种,至少有两种方法来绘制它。

2.2.1、双极结晶体管(BJT)

BJT 是三端设备;它们有一个集电极(C),发射极(E)和一个基极(B)。有两种类型的 BJT 分别是 NPN 和 PNP,它们每种都有自己独特的符号。

集电极(C)和发射极(E)引脚彼此成直线,但发射极应始终有一个箭头。如果箭头指向内部,则为 PNP,如果箭头指向外,则为 NPN。或者看箭头,总是 P 指向 N 的

2.2.2、金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)

与 BJT 一样,MOSFET 有三个端子,但这次它们被命名为源极(S),漏极(D)和栅极(G)。同样,该符号有两种不同的版本,具体取决于您是否有 N 沟道或 P 沟道 MOSFET。每种 MOSFET 类型都有许多常用符号:

符号中间的箭头定义 MOSFET 是 N 沟道还是 P 沟道。如果箭头指向意味着它是一个 n 沟道 MOSFET,如果它指出它是一个 p 沟道。

2.3、数字逻辑门

我们的标准逻辑功能 AND,OR,NOT 和 XOR-都具有唯一的原理图符号:

添加泡到输出否定的功能,则创建与非门,NORs 的,和 XNORs:

它们可能有两个以上的输入,但形状应该保持不变(好吧,可能更大),并且应该仍然只有一个输出。

2.4、集成电路

集成电路完成了如此独特的任务,而且数量众多,它们并没有真正获得独特的电路符号。通常,集成电路由矩形表示,其中引脚从侧面延伸出来。每个引脚都应标有数字和功能。

ATmega328 微控制器(通常在 Arduinos 上找到),ATSHA204 加密 IC 和 ATtiny45MCU 的原理图符号。如您所见,这些组件的大小和引脚数量差异很大。

由于 IC 具有这样的通用电路符号,因此名称,值和标签变得非常重要。每个 IC 应具有精确识别芯片名称的值。

独特的 IC:运算放大器,稳压器

一些更常见的集成电路确实获得了独特的电路符号。您通常会看到如下所示的运算放大器,总共 5 个端子:非反相输入(+),反相输入(-),输出和两个电源输入。

通常,在一个 IC 封装中内置两个运算放大器,只需要一个引脚用于电源,一个用于接地,这就是为什么右边只有三个引脚。

简单的稳压器通常是三端子元件,带有输入,输出和接地(或调节)引脚。这些通常采用矩形的形状,左侧(输入),右侧(输出)和底部(接地/调整)具有引脚。

2.5、杂记

2.5.1、晶体和谐振器

晶体或谐振器通常是微控制器电路的关键部分。它们有助于提供时钟信号。晶体符号通常有两个端子,而为晶体添加两个电容器的谐振器通常有三个端子。

2.5.2、接头和连接器

无论是提供电源还是发送信息,连接器都是大多数电路的要求。这些符号取决于连接器的外观,下面是一个示例:

2.5.3、电机,变压器,扬声器和继电器

我们将它们混为一谈,因为它们(大多数)都以某种方式使用线圈。变形金刚(不是眼睛以上的类型)通常涉及两个线圈,相互对接,有几条线将它们分开:

继电器通常将线圈与开关配对:

扬声器和蜂鸣器通常采用与现实生活相似的形式:

电机通常与终端周围多一点点缀涉及将环绕“M”,有时是:

2.5.4、保险丝和 PTC

保险丝和 PTC-通常用于限制大电流的设备-每个都有自己独特的符号:

PTC 符号实际上是热敏电阻的通用符号,是一个与温度相关的电阻

毫无疑问,这个列表中有许多电路符号,但上面的那些应该让你在原理图读数中有 90%的识字率。通常,符号应与其建模的现实组件共享相当大的数量。除符号外,原理图上的每个组件都应具有唯一的名称和值,这有助于识别它。

位号和值

值(Value)有助于准确定义组件的内容。对于电阻器,电容器和电感器等原理图,该值告诉我们它们有多少欧姆,法拉或亨利。对于其他组件,如集成电路,该值可能只是芯片的名称。晶体可能将其振荡频率列为其值。

位号(Default)通常是一个或两个字母和一个数字的组合。名称的字母部分表示组件的类型电阻器的 R,电容器的 C,集成电路的 U,等等。示意图上的每个组件名称应该是唯一的;例如,如果电路中有多个电阻,它们应命名为 R1,R2,R3 等。元件名称有助于我们参考原理图中的特定点。

名称的前缀非常标准化。对于某些组件,如电阻器,前缀只是组件的第一个字母。其他名称前缀不是那么直接;例如,电感器是 L(因为电流已经占据了 i)。这是一个常见组件及其名称前缀的快速表:

尽管这些是组件符号的“标准化”名称,但它们并未得到普遍遵循。例如,您可能会看到以 IC 为前缀而不是 U 的集成电路,或标有 XTAL 而不是 Y 的晶体。用你最好的判断来诊断哪一部分是哪一部分。符号通常应该传达足够的信息。

3、阅读原理图

了解哪些组件在原理图中的哪一部分是理解它的一半以上的战斗。现在剩下的就是确定所有符号是如何连接在一起的。

3.1、网络,节点和标签

原理图网络告诉您组件如何在电路中连接在一起。网络表示为组件终端之间的线。有时(但并非总是)它们是一种独特的颜色,如本原理图中的绿线:

3.2、交汇点和节点

电线可以将两个端子连接在一起,也可以连接数十个。当导线分成两个方向时,会形成一个连接点。我们用节点表示原理图上的连接点,在线的交叉点放置小点。

节点为我们提供了一种方式来说明“穿过这个交叉点的电线是连接的”。在交叉点处缺少节点意味着两条单独的线路正在经过,而不是形成任何类型的连接。(在设计原理图时,通常很好的做法是尽可能避免这些非连接重叠,但有时这是不可避免的)。

3.3、网络名称

有时,为了使原理图更清晰,我们将给网络命名并标记它,而不是在原理图上布线。假设没有连接它们的可见导线,假定连接具有相同名称的网络。名称可以直接写在网络的顶部,也可以是“标签”,悬挂在电线上。

具有相同名称的每个网连接,如在本示意性用于 FT231X 接口板。名称和标签有助于防止原理图过于混乱(想象一下,如果所有这些网络实际上都与电线连接)。

网络通常被赋予一个名称,专门说明该线路上信号的用途。例如,电源网可以标记为“VCC”或“5V”,而串行通信网络可以标记为“RX”或“TX”。

3.4、原理图阅读技巧

3.4.1、识别模块

真正广泛的原理图应该分成功能块。可能有一个部分用于电源输入和电压调节,或微控制器部分,或专门用于连接器的部分。尝试识别哪个部分是哪个部分,并遵循从输入到输出的电路流程。优秀的原理图工程师甚至可能像电子书一样放置电路,左侧输入,右侧输出。

如果原理图的抽屉非常好(就像为 RedBoard 设计此原理图的工程师),他们可能会将原理图的各个部分分成逻辑的标记块。

3.4.2、识别电压节点

电压节点是单端子原理图组件,我们可以将组件端子连接到它们,以便将它们分配到特定的电压电平。这些是网名的特殊应用,意味着连接到同名电压节点的所有终端都连接在一起。

类似的电压节点-如 GND,5V 和 3.3V-都连接到它们的对应部分,即使它们之间没有电线。

接地电压节点特别有用,因为许多组件需要接地。

3.5、参考组件数据表

如果原理图上的某些内容没有意义,请尝试查找最重要组件的数据表。通常,在电路上工作最多的组件是集成电路,如微控制器或传感器。这些通常是最大的组件,位于原理图的中心。

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【研究方向】物联网、嵌入式、AI、Python 2018.02.09 加入

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