如何看懂常用原理圖符號、如何閱讀原理圖

目錄

1、原理圖符號(第1部分)

1.1、電阻器

1.2、電位計和可變電阻器

1.3、電容器

1.4、電感器

1.5、開關

1.6、電源

1.6.1、直流或交流電壓源

1.6.2、電池

1.6.3、電壓節點

2、原理圖符號(第2部分)

2.1、二極管

 2.2、晶體管

2.2.1、雙極結晶體管(BJT)

2.2.2、金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)

2.3、數字邏輯門

2.4、集成電路

2.5、雜記

2.5.1、晶體和諧振器

2.5.2、接頭和連接器

2.5.3、電機,變壓器,揚聲器和繼電器

2.5.4、保險絲和PTC

3、閱讀原理圖

3.1、網絡,節點和標籤

3.2、交匯點和節點

3.3、網絡名稱

3.4、原理圖閱讀技巧

3.4.1、識別模塊

3.4.2、識別電壓節點

3.5、參考組件數據表


原理圖是我們設計,構建和排除電路故障的地圖。瞭解如何閱讀和遵循原理圖是任何電子工程師的重要技能。

我們在下邊將介紹常用的原理圖符號:

然後我們將討論這些符號如何在原理圖上連接以創建電路模型,並提出一些建議和技巧。

1、原理圖符號(第1部分)

以下是各種組件的一些標準化基本原理圖符:

1.1、電阻器

原理圖上的電阻器通常由幾條鋸齒線表示,兩個端子向外延伸。使用國際符號的原理圖可以改爲使用無特徵的矩形,而不是曲線。

1.2、電位計和可變電阻器

可變電阻器和電位器各自用箭頭增加標準電阻器符號。可變電阻器仍然是一個雙端子器件,因此箭頭恰好位於中間對角線。電位計是三端子設備,因此箭頭成爲第三個端子。

1.3、電容器

有兩種常用的電容符號。一個符號表示極化(通常是電解或鉭)電容器,另一個符號表示非極化電容器。通常,有兩個端子,垂直地延伸到板中。

帶有一個彎曲板的符號表示電容器是有極性的。彎曲板代表電容器的陰極,其電壓應低於正極引腳,加號也可以添加到極化電容符號的正極引腳。

1.4、電感器

電感器通常由一系列彎曲凸起或環形線圈表示。國際符號可以僅將電感器定義爲填充矩形。

 

1.5、開關

開關以許多不同的形式存在。最基本的開關,單刀單擲(SPST),是兩個端子,半連接線代表執行器(將端子連接在一起的部分)。

具有多個投擲的開關,如下面的SPDT和SP3T,爲執行器增加了更多的可接觸點。

 具有多個極的開關通常具有多個相似的開關,其中虛線與中間致動器相交。

1.6、電源

正如有很多選項可以爲您的項目供電,有各種各樣的電源電路符號可以幫助指定電源。

1.6.1、直流或交流電壓源

大多數情況下,使用電子設備時,您將使用恆定電壓源。我們可以使用這兩個符號中的任何一個來定義源是提供直流電(DC)還是提供交流電(AC):

1.6.2、電池

電池,無論是圓柱形,鹼性AA還是可充電鋰聚合物,通常看起來像一對不成比例的平行線:

更多線對通常表示電池中有更多串聯電池。此外,較長的線通常用於表示正端子,而較短的線連接到負端子。

1.6.3、電壓節點

有時-特別是在非常繁忙的原理圖上-您可以爲節點電壓分配特殊符號。您可以將器件連接到這些單端符號,它將直接連接到5V,3.3V,VCC或GND(地)。正電壓節點通常用向上的箭頭表示,而接地節點通常包括一到三條扁平線(或者有時是一個向下的箭頭或三角形)。

 

2、原理圖符號(第2部分)

2.1、二極管

基本二極管通常用壓在一條線上的三角形表示。二極管也是極化的,因此兩個終端中的每一個都需要區分標識符。正極,陽極是進入三角形平坦邊緣的終端。負極,陰極延伸出符號中的線(將其視爲符號)。

有各種不同類型的二極管,每個二極管在標準二極管符號上都有特殊的riff。發光二極管(LED)通過指向遠處的幾條線來增強二極管符號。從光產生能量的光電二極管(基本上是微小的太陽能電池),將箭頭翻轉並指向二極管。

其他特殊類型的二極管,如肖特基或齊納二極管,都有自己的符號,符號的條形部分略有不同。

 2.2、晶體管

晶體管,無論是BJT還是MOSFET,都可以以兩種配置存在:正摻雜或負摻雜。因此,對於這些類型的晶體管中的每一種,至少有兩種方法來繪製它。

2.2.1、雙極結晶體管(BJT)

BJT是三端設備;它們有一個集電極(C),發射極(E)和一個基極(B)。有兩種類型的BJT分別是NPN和PNP,它們每種都有自己獨特的符號。

 

集電極(C)和發射極(E)引腳彼此成直線,但發射極應始終有一個箭頭。如果箭頭指向內部,則爲PNP,如果箭頭指向外,則爲NPN。或者看箭頭,總是P指向N的

2.2.2、金屬氧化物場效應晶體管(MOSFET)

與BJT一樣,MOSFET有三個端子,但這次它們被命名爲源極(S),漏極(D)和柵極(G)。同樣,該符號有兩種不同的版本,具體取決於您是否有N溝道或P溝道MOSFET。每種MOSFET類型都有許多常用符號:

符號中間的箭頭定義MOSFET是N溝道還是P溝道。如果箭頭指向意味着它是一個n溝道MOSFET,如果它指出它是一個p溝道。

2.3、數字邏輯門

我們的標準邏輯功能AND,OR,NOT和XOR-都具有唯一的原理圖符號:

 添加泡到輸出否定的功能,則創建與非門,NORs的,和XNORs:

它們可能有兩個以上的輸入,但形狀應該保持不變(好吧,可能更大),並且應該仍然只有一個輸出。

2.4、集成電路

集成電路完成了如此獨特的任務,而且數量衆多,它們並沒有真正獲得獨特的電路符號。通常,集成電路由矩形表示,其中引腳從側面延伸出來。每個引腳都應標有數字和功能。

ATmega328微控制器(通常在Arduinos上找到),ATSHA204加密IC和ATtiny45MCU的原理圖符號。如您所見,這些組件的大小和引腳數量差異很大。

由於IC具有這樣的通用電路符號,因此名稱,值和標籤變得非常重要。每個IC應具有精確識別芯片名稱的值。

獨特的IC:運算放大器,穩壓器

一些更常見的集成電路確實獲得了獨特的電路符號。您通常會看到如下所示的運算放大器,總共5個端子:非反相輸入(+),反相輸入(-),輸出和兩個電源輸入。

通常,在一個IC封裝中內置兩個運算放大器,只需要一個引腳用於電源,一個用於接地,這就是爲什麼右邊只有三個引腳。

簡單的穩壓器通常是三端子元件,帶有輸入,輸出和接地(或調節)引腳。這些通常採用矩形的形狀,左側(輸入),右側(輸出)和底部(接地/調整)具有引腳。

2.5、雜記

2.5.1、晶體和諧振器

晶體或諧振器通常是微控制器電路的關鍵部分。它們有助於提供時鐘信號。晶體符號通常有兩個端子,而爲晶體添加兩個電容器的諧振器通常有三個端子。

2.5.2、接頭和連接器

無論是提供電源還是發送信息,連接器都是大多數電路的要求。這些符號取決於連接器的外觀,下面是一個示例:

2.5.3、電機,變壓器,揚聲器和繼電器

我們將它們混爲一談,因爲它們(大多數)都以某種方式使用線圈。變形金剛(不是眼睛以上的類型)通常涉及兩個線圈,相互對接,有幾條線將它們分開:

繼電器通常將線圈與開關配對: 

揚聲器和蜂鳴器通常採用與現實生活相似的形式:

 電機通常與終端周圍多一點點綴涉及將環繞“M”,有時是:

2.5.4、保險絲和PTC

保險絲和PTC-通常用於限制大電流的設備-每個都有自己獨特的符號:

 

PTC符號實際上是熱敏電阻的通用符號,是一個與溫度相關的電阻

毫無疑問,這個列表中有許多電路符號,但上面的那些應該讓你在原理圖讀數中有90%的識字率。通常,符號應與其建模的現實組件共享相當大的數量。除符號外,原理圖上的每個組件都應具有唯一的名稱和值,這有助於識別它。

位號和值

值(Value)有助於準確定義組件的內容。對於電阻器,電容器和電感器等原理圖,該值告訴我們它們有多少歐姆,法拉或亨利。對於其他組件,如集成電路,該值可能只是芯片的名稱。晶體可能將其振盪頻率列爲其值。

位號(Default)通常是一個或兩個字母和一個數字的組合。名稱的字母部分表示組件的類型電阻器的R,電容器的C,集成電路的U,等等。示意圖上的每個組件名稱應該是唯一的;例如,如果電路中有多個電阻,它們應命名爲R1,R2,R3等。元件名稱有助於我們參考原理圖中的特定點。

名稱的前綴非常標準化。對於某些組件,如電阻器,前綴只是組件的第一個字母。其他名稱前綴不是那麼直接;例如,電感器是L(因爲電流已經佔據了i)。這是一個常見組件及其名稱前綴的快速表:

儘管這些是組件符號的“標準化”名稱,但它們並未得到普遍遵循。例如,您可能會看到以IC爲前綴而不是U的集成電路,或標有XTAL而不是Y的晶體。用你最好的判斷來診斷哪一部分是哪一部分。符號通常應該傳達足夠的信息。

3、閱讀原理圖

瞭解哪些組件在原理圖中的哪一部分是理解它的一半以上的戰鬥。現在剩下的就是確定所有符號是如何連接在一起的。

3.1、網絡,節點和標籤

原理圖網絡告訴您組件如何在電路中連接在一起。網絡表示爲組件終端之間的線。有時(但並非總是)它們是一種獨特的顏色,如本原理圖中的綠線:

3.2、交匯點和節點

電線可以將兩個端子連接在一起,也可以連接數十個。當導線分成兩個方向時,會形成一個連接點。我們用節點表示原理圖上的連接點,在線的交叉點放置小點。

節點爲我們提供了一種方式來說明“穿過這個交叉點的電線是連接的”。在交叉點處缺少節點意味着兩條單獨的線路正在經過,而不是形成任何類型的連接。(在設計原理圖時,通常很好的做法是儘可能避免這些非連接重疊,但有時這是不可避免的)。

3.3、網絡名稱

有時,爲了使原理圖更清晰,我們將給網絡命名並標記它,而不是在原理圖上佈線。假設沒有連接它們的可見導線,假定連接具有相同名稱的網絡。名稱可以直接寫在網絡的頂部,也可以是“標籤”,懸掛在電線上。

具有相同名稱的每個網連接,如在本示意性用於FT231X接口板。名稱和標籤有助於防止原理圖過於混亂(想象一下,如果所有這些網絡實際上都與電線連接)。

網絡通常被賦予一個名稱,專門說明該線路上信號的用途。例如,電源網可以標記爲“VCC”或“5V”,而串行通信網絡可以標記爲“RX”或“TX”。

3.4、原理圖閱讀技巧

3.4.1、識別模塊

真正廣泛的原理圖應該分成功能塊。可能有一個部分用於電源輸入和電壓調節,或微控制器部分,或專門用於連接器的部分。嘗試識別哪個部分是哪個部分,並遵循從輸入到輸出的電路流程。優秀的原理圖工程師甚至可能像電子書一樣放置電路,左側輸入,右側輸出。

 

如果原理圖的抽屜非常好(就像爲RedBoard設計此原理圖的工程師),他們可能會將原理圖的各個部分分成邏輯的標記塊。

3.4.2、識別電壓節點

電壓節點是單端子原理圖組件,我們可以將組件端子連接到它們,以便將它們分配到特定的電壓電平。這些是網名的特殊應用,意味着連接到同名電壓節點的所有終端都連接在一起。

類似的電壓節點-如GND,5V和3.3V-都連接到它們的對應部分,即使它們之間沒有電線。

接地電壓節點特別有用,因爲許多組件需要接地。

3.5、參考組件數據表

如果原理圖上的某些內容沒有意義,請嘗試查找最重要組件的數據表。通常,在電路上工作最多的組件是集成電路,如微控制器或傳感器。這些通常是最大的組件,位於原理圖的中心。

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