電路圖

電路圖

電路結構的圖形
電路圖是人們為了研究和工作的需要,用約定的符号繪制的一種表示電路結構的圖形。通過電路圖可以分析和了解實際電路的情況。這樣,我們在分析電路時,就不必把實物翻來覆去地琢磨,而隻要拿着一張圖紙就可以了,大大提高了工作效率。再複雜的電路也都是由最基本的電路構成的而說到底就是由元件構成的。常見手機維修中的電子電路圖有原理圖、方框圖、元件分布圖、裝配圖和機闆圖等。
  • 中文名:電路圖
  • 外文名:circuit diagram
  • 分類:原理圖、方框圖、裝配圖和印闆圖
  • 應用:工程規劃設計
  • 領域:能源
  • 學科:電氣工程

組成

電路圖主要由元件符号、連線、結點、注釋四大部分組成。元件符号表示實際電路中的元件,它的形狀與實際的元件不一定相似,甚至完全不一樣。但是它一般都表示出了元件的特點,而且引腳的數目都和實際元件保持一緻。連線表示的是實際電路中的導線,在原理圖中雖然是一根線,但在常用的印刷電路闆中往往不是線而是各種形狀的銅箔塊,就像收音機原理圖中的許多連線在印刷電路闆圖中并不一定都是線形的,也可以是一定形狀的銅膜。結點表示幾個元件引腳或幾條導線之間相互的連接關系。所有和結點相連的元件引腳、導線,不論數目多少,都是導通的。注釋在電路圖中是十分重要的,電路圖中所有的文字都可以歸入注釋—類。細看以上各圖就會發現,在電路圖的各個地方都有注釋存在,它們被用來說明元件的型号、名稱等等。

分類

電路圖有原理圖、方框圖、裝配圖和印闆圖等。

原理圖

又被叫做“電原理圖”。這種圖,由于它直接體現了電子電路的結構和工作原理,所以一般用在設計、分析電路中。分析電路時,通過識别圖紙上所畫的各種電路元件符号,以及它們之間的連接方式,就可以了解電路實際工作時的原理,原理圖就是用來體現電子電路的工作原理的一種工具。

方框圖

簡稱框圖,方框圖是一種用方框和連線來表示電路工作原理和構成概況的電路圖。從根本上說,這也是一種原理圖,不過在這種圖紙中,除了方框和連線,幾乎就沒有别的符号了。它和上面的原理圖主要的區别就在于原理圖上詳細地繪制了電路的全部的元器件和它們的連接方式,而方框圖隻是簡單地将電路按照功能劃分為幾個部分,将每一個部分描繪成一個方框,在方框中加上簡單的文字說明,在方框間用連線(有時用帶箭頭的連線)說明各個方框之間的關系。所以方框圖隻能用來體現電路的大緻工作原理,而原理圖除了詳細地表明電路的工作原理之外,還可以用來作為采集元件、制作電路的依據。

裝配圖

它是為了進行電路裝配而采用的一種圖紙,圖上的符号往往是電路元件的實物的外形圖。我們隻要照着圖上畫的樣子,依樣畫葫蘆地把一些電路元器件連接起來就能夠完成電路的裝配。這種電路圖一般是供初學者使用的。裝配圖根據裝配模闆的不同而各不一樣,大多數作為電子産品的場合,用的都是下面要介紹的印刷線路闆,所以印闆圖是裝配圖的主要形式。在初學電子知識時,為了能早一點接觸電子技術,我們選用了螺孔闆作為基本的安裝模闆,因此安裝圖也就變成另一種模式。

印闆圖

印闆圖的全名是“印刷電路闆圖”或“印刷線路闆圖”,它和裝配圖其實屬于同一類的電路圖,都是供裝配實際電路使用的。印刷電路闆是在一塊絕緣闆上先覆上一層金屬箔,再将電路不需要的金屬箔腐蝕掉,剩下的部分金屬箔作為電路元器件之間的連接線,然後将電路中的元器件安裝在這塊絕緣闆上,利用闆上剩餘的金屬箔作為元器件之間導電的連線,完成電路的連接。由于這種電路闆的一面或兩面覆的金屬是銅皮,所以印刷電路闆又叫“覆銅闆”。印闆圖的元件分布往往和原理圖中大不一樣。這主要是因為,在印刷電路闆的設計中,主要考慮所有元件的分布和連接是否合理,要考慮元件體積、散熱、抗幹擾、抗耦合等等諸多因素,綜合這些因素設計出來的印刷電路闆,從外觀看很難和原理圖完全一緻;而實際上卻能更好地實現電路的功能。随着科技發展,現在印刷線路闆的制作技術已經有了很大的發展;除了單面闆、雙面闆外,還有多面闆,已經大量運用到日常生活、工業生産、國防建設、航天事業等許多領域。在上面介紹的四種形式的電路圖中,電原理圖是最常用也是最重要的,能夠看懂原理圖,也就基本掌握了電路的原理,繪制方框圖,設計裝配圖、印闆圖這都比較容易了。掌握了原理圖,進行電器的維修、設計,也是十分方便的。因此,關鍵是掌握原理圖。

繪制規則

PROTEL、ProtelDXP,Pads、Pcad、Orcad、powerlogic,allegro,Mentor,powerpcb、AutoCAD、CAXA等等

電流=電壓/電阻字母表達式為I=U/R(即歐姆定律)變形:R=U/IU=IR

電阻=電壓/電流

電路圖的畫法規則:1.電路圖的信号處理流程方向;2.連接導線;3.電源線與地線電路圖的識圖方法與步驟。

電路的識别包括正确電路和錯誤電路的判斷,串聯電路和并聯電路的判斷。錯誤電路包括缺少電路中必有的元件(必有的元件有電源、用電器、開關、導線)、不能形成電流通路、電路出現開路或短路。判斷電路的連接通常用電流流向法。既若電流順序通過每個用電器而不分流,則用電器是串聯;若電流通過用電器時前、後分岔,即,通過每個用電器的電流都是總電流的一部分,則這些用電器是并聯。在判斷電路連接時,通常會出現用一根導線把電路兩點間連接起來的情況,在初中階段可以忽略導線的電阻,所以可以把一根導線連接起來的兩點看成一點,所以有時用“節點”的方法來判斷電路的連接是很方便的。

從電源開始,在電源正極标一個A,負極标一個B。然後從正極開始,沿導線走,遇到第一個用電器時在它與正極延伸出的那根電線的那頭再标一個A,而在另一頭标一個C(因為在負極标過了B,所以換一個字母,但如果用電器另一頭是直接與負極相連接的,就跟據前面所述的方法标上由負極開始的B)在标了C以後繼續走,如遇到下一個用電器就再換......記住,換用另外的字母的前提是那一頭不是與負極導線連接的。這樣,等你标完了字母後,如果所有的用電器兩邊的字母都不同,則整個電路為串聯;如果有幾個用電器的兩邊字母相同的話,那麼這幾個用電器就為并聯。

實物連接圖就跟據你所畫的電路圖來連接,注意别連串線了。

電路連接的方法為:1.連接電路前,先要畫好電路圖。2.把電路元件按電路圖相應的位置擺好。3.電路的連接要按照一定的順序進行。4.連接并聯電路時,可按“先幹後支”的順序進行,即先連好幹路,再接好各支路,然後把各支路并列到電路共同的兩個端點上,或按“先支後幹”的順序連接。連接電路時要注意以下幾點:1.電路連接的過程中,開關應該是斷開的。2.每處接線必須接牢,防止虛接。3.先接好用電器,開關等元件,最後接電源。4.連接後要認真檢查,确認無誤後,才閉合開關。5.閉合開關後,如果出現不正常情況,應立即斷開電路,仔細檢查,排除故障。

注意

1.元件分布要均勻,不要畫在拐角處。

2.整個電路最好呈長方形,導線要橫平豎直,有棱有角。

3.按照一定順序,有字母的,标出相應的字母。

單元電路

識圖

單元電路是指某一級控制器電路,或某一級放大器電路,或某一個振蕩器電路、變頻器電路等,它是能夠完成某一電路功能的最小電路單位。從廣義角度上講,一個集成電路的應用電路也是一個單元電路。

單元電路圖是學習整機電子電路工作原理過程中,首先遇到具有完整功能的電路圖,這一電路圖概念的提出完全是為了方便電路工作原理分析之需要。

功能

單元電路圖具有下列一些功能:

①單元電路圖主要用來講述電路的工作原理。

②它能夠完整地表達某一級電路的結構和工作原理,有時還全部标出電路中各元器件的參數,如标稱阻值、标稱容量和三極管型号等。

③它對深入理解電路的工作原理和記憶電路的結構、組成很有幫助。

特點

單元電路圖具有下列一些特點:

①單元電路圖主要是為了分析某個單元電路工作原理的方便而單獨将這部分電路畫出的電路,所以在圖中已省去了與該單元電路無關的其他元器件和有關的連線、符号,這樣單元電路圖就顯得比較簡潔、清楚,識圖時沒有其他電路的幹擾。單元電路圖中對電源、輸入端和輸出端已經加以簡化,如圖1-6所示。來源:輸配電設備網

電路圖中,用+V表示直流工作電壓(其中正号表示采用正極性直流電壓給電路供電,地端接電源的負極);Vi表示輸入信号,是這一單元電路所要放大或處理的信号;VO表示輸出信号,是經過這一單元電路放大或處理後的信号。通過單元電路圖中的這樣标注可方便地找出電源端、輸入端和輸出端,而在實際電路中,這三個端點的電路均與整機電路中的其他電路相連,沒有+V、Vi、VO的标注,給初學者識圖造成了一定的困難。

例如:見到Vi可以知道信号是通過電容C2加到三極管VT1基極的;見到VO可以知道信号是從三極管VT1集電極輸出的,這相當于在電路圖中标出了放大器的輸入端和輸出端,無疑大大方便了電路工作原理的分析。

②單元電路圖采用習慣畫法,一看就明白,例如元器件采用習慣畫法,各元器件之間采用最短的連線,而在實際的整機電路圖中,由于受電路中其他單元電路中元器件的制約,有關元器件畫得比較亂,有的在畫法上不是常見的畫法,有的個别元器件畫得與該單元電路相距較遠,這樣電路中的連線很長且彎彎曲曲,造成識圖和電路工作原理理解的不便。

③單元電路圖隻出現在講解電路工作原理的書刊中,實用電路圖中是不出現的。對單元電路的學習是學好電子電路工作原理的關鍵。隻有掌握了單元電路的工作原理,才能去分析整機電路。

操作流程

連接實物圖

1、如果是串聯電路,則按一定的次序從電源的正極向電源的負極連接,遇到什麼就連什麼,直到完成;

2、如果是并聯電路,可以采取分路完成的方法——将電路分解成幾條路,然後一條一條完成連接;

3、應該注意:

a、導線必須接在元件的兩個接線柱上,

b、不能形成交叉線不得已繞道連接

C、嚴格按照電路圖中各元件的順序連接實物圖。

畫對應電路圖

1、如果是串聯電路,則按一定的次序從電源的正極向電源的負極畫出,遇到什麼就畫什麼,直到完成;

2、如果是并聯電路,可以采取分路完成的方法——将電路分解成幾條路,然後一條一條完成連接;如果是并聯電路,還要注意相交且相連的點要用明顯的黑點描出。

3.畫好電路圖應注意的事項:

A必須用電路符号表示元件,不能用實物圖形

B整個電路圖畫成方框型

C按照實物圖元件擺放順序畫電路圖

D養成随時将各元件用字母表示的好習慣

E注意連接處不要形成開路,節點要點好!

常用電路設計軟件簡介

随着計算機在國内的逐漸普及,EDA(ElectronicDesignAutomatic,電路設計自動化)軟件在電路行業的應用也越來越廣泛。這些軟件包括電路設計與仿真工具、PCB設計軟件、IC設計軟件、PLD設計工具及其它EDA軟件,這裡主要對原理圖和PCB圖設計工具進行介紹。當然了,很多EDA軟件已經涵蓋了所有功能甚至更多功能。

設計軟件

從Protel到Altium

隻要是搞電子的,就都知道PROTEL,就像隻要用電腦就知道WINDOWS操作系統一樣,這是因為它的很多操作習慣已經紮根于電子人的心裡了。PROTEL是PORTEL公司(現在的Altium公司)在20世紀80年代末推出的電路行業的CAD軟件,它當之無愧地排在衆多EDA軟件的前面,是電路設計者的首選軟件。它較早在國内使用,普及率也最高,幾乎所有的電路公司都要用到它。

從最初DOS環境下的PCB設計工具到現在功能強大的AltiumDesigner,Altium公司推出了衆多不同的版本,據我所知的用的比較多的版本有以下幾種:

PROTEL99SE:盡管是很早的版本了,但很多的公司還在用,我們就在用,甚至有些公司還隻認這個版本的文件。快10年過去了,同志們,知道習慣的力量了吧!

PROTEL2004SP4:2002年,Altium發布了PRTELDXP,除了一些發燒友們早早就開始嘗試之外,還有一些人則還是抱着PROTEL99SE不肯放,一些人甚至直到現在。不過畢竟還是有很多新的功能吸引了新用戶,在不得不換版本的時候,可能好多人就直接用了當時的最新版本PROTEL2004了,加之後來的版本不再以PROTEL命名了,好多人就把這個版本作為個PRETEL紀念之作了,在打開PROTEL99SE無法打開的新的類型的文件時,就都用這個第二階段經典版本了。

AltiumDesigner6.8:2005年,Altium正式發布了AltiumDesigner6.0,從此,PROTEL的時代結束了。直到2007年,發布了AltiumDesigner6.8,是目前的最新版本,相信好多人還沒怎麼去用,不過也應該有很多人去搶先嘗下鮮了。據稱,該軟件集成了電子産品一體化開發所需的所有的技術和功能。為電子工程師和設計師提供了一款統一的應用。其中包括闆極系統設計、FPGA級系統設計、基于FPGA和分立處理器的嵌入式軟件開發、PCB版圖、編輯和制造。并集成成了現代設計數據管理功能。以前發布的P-CAD等工具到2006年後也逐步都集成到AltiumDesigner中。不過本人倒不是特别贊同這種做法,電路設計用主要也就是用到原理圖與PCB的設計。其餘的雜七雜八的功能看了也心煩。而且畢竟還有更加專業的工具OrCAD和CADENCE。

OrCAD和CADENCE

ORCAD是由ORCAD公司于20世紀80年代末推出的EDA軟件。好多人對它也并不陌生,号稱是畫電路原理圖最好用的工具,不過由于軟件使用了軟件狗防盜版,因此它在國内并不普及,知名度也比不上PROTEL。

同樣的,也有據稱是最好用的PCB工具,那就是CADENCE的Allegro,本人也用過,也認為的确是好用。

不過,還有更好的消息,那就是後來CADENCE把ORCAD收購了,可謂是強強聯合啊,再後來,ORCAD和ALLEGO也可以進行交互設計了。對于用戶來說,這無非是一件好事。因此有好多人就用ORCAD(後來叫DesignEntryCIS)進行原理圖設計,用ALLEGO進行PCB版圖設計,做到最佳搭檔。好多教材也是這樣介紹的。

當然了,ORCAD和ALLEGO畢竟不是親兄弟,能不能做到最好的搭檔,也許還要有個磨合期,況且ORCAD也有原來的親兄弟PCB工具ORCADLAYOUT。ALLEGO也有原來的親兄弟原理圖設計工具DesignEntryHDL。甚至也有人用ORCAD畫原理圖,生成網絡表後,用PRETEL畫PCB。為了顧及許多人的使用習慣,CADENCE公司還是把所有的工具(當讓不包括PRETEL了)都整合到一個集成環境中了。用戶想用哪個就用哪個。就本人而言,還是覺得ORCAD和ALLEGO可以成為最佳拍檔。不過現在嗎,我們公司也好,好多大公司也好,用的是DesignEntryHDL和ALLEGO,也許是因為他們還有專門的工程管理器,與其他的仿真等工具銜接的也較好,交互的也比較好,也許就是因為他們是親兄弟……不過我開始學DesignEntryHDL時,感覺真是不符合我的習慣,也許是PROTEL的操作習慣先入為主吧,但DesignEntryCIS給我的感覺卻很是不錯,雖然沒怎麼多用過。不過還好,學完DesignEntryHDL後,慢慢還是習慣了那種操作習慣。

時至今日,CADENCE将這些工具統一稱之為CadenceAllegro系統互連設計平台,其中主要包括:DesignEntryCIS(ORCAD)原理圖設計工具、DesignEntryHDL原理圖設計工具、AllegroPCBEditor印制電路闆設計工具(上面簡稱的ALLEGRO)、AllegroAMSSimulator仿真工具、AllegroPCBSI信号完整性分析工具等。更值得一提的是,CADENCE在高速信号仿真上做的更好,衆所周知,随着電路闆卡的信号頻率越來越高,體積越來越小等等因素,導緻電路闆并不是所有連線正确就可以正常工作的。因此信号完整性分析也就越來越顯得非常的必要。CADENCE就提供了很多這樣的工具,比如PCBEditor中的約束管理器等等,可以很大程度上幫助用戶考慮到信号的完整性。關于版本本人用的是AllegroSPB15.2,不過AllegroSPB16.x已經上市。

還有一點我想提一下,那就是Cadence公司不僅提供CadenceAllegro系統互連設計平台,還提供IC設計工具,我想不久的将來,IC設計也會是電子工程師必修的一課,就像現在做PCB闆很普遍一樣,将來做IC我想也會普遍,比如現在中國大陸就有中芯國際等公司就可以承攬這樣的項目,隻不過對于普通的用戶來說,可能還要有一段時間周期而已,加之台灣局面的改善,芯片制造業更是可以看好,因此掌握那麼一兩款芯片設計軟件也是有必要的我想。

PADS/PowerPCB

雖然PADSPower出現得較晚,還不被廣大用戶所了解,但是由于它不但延續了PADS的“功能強大,操作簡便”的特點,而且有很大的改進,因此有可能被廣大電子電路設計者所接受。可能是因為和PCB闆制造聯系較為緊密的緣故吧,大約從PowerPCB5.0開始,慢慢地得到流行。因此,對于PowerPCB,不少人都是曉得的。對于PADS和PowerPCB的一些叫法,我想可以這樣理解,就是不同的版本叫法有些不一緻而已。原來的PADS系列包括PowerLogic(原理圖工具)、PowerPCB(PCB工具)、HyperLynx(信号分析工具)等主要工具。而目前的用的較多的最新的版本PADS2007包括DxDesigner(項目管理)、PADSLogic(原理圖工具)、PADSLayout(PCB工具)、HyperLynx(信号分析工具)等主要工具。發展至今,無論是從原理圖設計,還是PCB設計,還是高速信号分析,還是整體的項目管理等等,PADS确實已經成了一款功能全面而且強大的EDA軟件了。

應用

電子電路圖識圖方法探析

随着科學技術的發展,電子技術在各行各業的應用越來越廣泛。硬件工程師,需要全面掌握各種電子電路圖的識圖方式,才能方便進行電路調試與維修。為此,文章介紹了各種電路圖的表示方法,重點介紹了各種電路圖的識圖方式,為各類從事電子技術工作與研究的工程師提供借鑒

交互式電路原理圖的設計

正交互式電路圖的設計是通過計算機控制顯示器,在熒光屏上顯示出元件圖。設計人員利用鍵盤和計算機的有關功能去修改設計方案,直到設計者感到滿意為止,最後由打印機輸出電路圖。這種交互式顯示是實現電子電路的計算機輔助設計和制造必不可少的組成部分。目前,正是廣泛應用微型計算機,進行電子線路輔助設計的時候,我們采用APPLEⅡ微型機,并且應用BASIC語言來編制,這就便于使用和推廣。本文将分别介紹元件圖繪制原理和利用鍵盤進行簡單交互式對話

解讀電路圖與電路設計問題

電路圖與電路設計,是我們學習電流知識後必須能夠解決的問題。這一類問題我們除了需要注意書本上所提到的細節,還要做到以下幾點。在按照電路圖連接實物電路和按照實物電路畫相應的電路圖時,我們一定要選擇一個順序。可以是按照電流流過的順序進行,也可以逆着電流的方向進行

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