工程师技巧：如何将原理图符号改得简洁明了

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AlTIum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AlTIum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AlTIum/CircuitStudio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中去，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Cadence的OrCAD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。

图6：如果你将连接器只画成一个元件符号，会使得原理图很乱（a）。通过使用OrCAD中的异构元件功能，或Altium/CircuitStudio中的元件"模式"，你可以将连接器分解开来，以便原理图的流向更清晰更容易理解（b）。

　　另外一个考虑是如何将诸如开关电源芯片这样的复杂元件画清晰。即使你将输入移到左边，输出移到右边，仍然很难理解这种元件的工作原理。针对这种情况，你可以在符号框中画一个简单的图，用来暗示这个元件的功能。不一定是数据手册中的框图，只需简单的表述，以便提醒你和其他人这个元件是做什么的。

　　还有其它一些原理图符号的惯例，它们更多的是偏好，而不是好的设计原则。我很喜欢用圆圈将晶体管包围起来。需要重申的是，那些半导体工程师画的晶体管才没有圆圈。我认为圆圈非常有用。同样，我很喜欢当走线发生交叉时做一个小的跳接。这就引出了另一个重要规则：没有4向结点。我见过一个传真过来的原理图，怎么都看不出走线是否只是交叉而不是连接在一起。结果我猜错了，这浪费了我一天时间。如果所有原理图都用跳接，"没有4向结点"规则就没那么重要了。令我高兴的是，最新版本的Altium/CircuitStudio可以显示跳接，并能自动防止生成4向结点（图7）。

图7：像我这样的老人在走线间没有连接关系时喜欢采用跳接的方式。需要注意的是，4向结点是原理图中的禁忌。Altium/CircuitStudio有产生跳接的选项，也有通过设置走线偏移消除交叉结点的功能，比如这个芯片的GND连接处所示。注意，库元件的左边是输出，右边是输入，与你想象的刚好相反。

我的做法是使用输入在左侧的规则重画元件符号（图8）。我还使用了独立的电源与地符号，以便减少杂乱现象，毕竟我们关心的是信号流向。大多数工程师理解555定时芯片内部的功能。但如果你不知道，或者你认为阅读该原理图的人不知道，那么你可以在元件内部画上一些或所有框图。Altium/CircuitStudio允许你在原理图符号上放置图片，因此我在网上