原理图设计¶

原理图是 PCB 的"设计蓝图"——在嘉立创 EDA 中完成电路原理图的绘制、检查与管理。

一、原理图基本概念¶

原理图（Schematic）用符号表示元器件，用导线表示电气连接，描述电路的逻辑关系而非物理位置。

要素	说明
元器件符号	元器件的图形化表示，含引脚名称和编号
导线（Wire）	表示电气连接的线段
网络标签（Net Label）	同名标签表示电气连接，用于跨区域/跨页连线
电源符号	VCC、3V3、5V、GND 等全局电源网络
总线（Bus）	多条信号线的集合表示
无连接标记（No Connect）	标记芯片悬空引脚，避免 ERC 报错

二、嘉立创 EDA 原理图操作流程¶

2.1 新建工程¶

打开嘉立创 EDA → 文件 → 新建工程
填写工程名称（建议：项目名_版本号，如 MotorDriver_V1）
工程中会自动创建一个空白原理图文件

工程管理

一个工程 = 一个原理图 + 一个 PCB，它们共享元器件和网络信息。修改原理图后需要同步更新到 PCB。

2.2 放置元器件¶

从立创商城库搜索：

快捷键 Shift + F 或点击工具栏搜索元器件
输入器件名称/型号（如 STM32F103C8T6、AMS1117-3.3）
确认信息无误后点击放置

优先选择"带库存"的器件

带有"立创商城编号"的器件表示有现货，后续可直接在嘉立创贴片下单，省去单独采购的麻烦。

常用基础器件搜索技巧：

器件	搜索关键词
电阻	`R` + 阻值，如 `R 10K 0805`
电容	`C` + 容值，如 `C 100nF 0805`
LED	`LED` + 颜色/封装
排针	`排针` + 间距/排数

2.3 连线与网络标签¶

导线连接：

快捷键 W 进入画线模式
点击一个引脚端点，拉线到另一个引脚端点
导线必须精确连接到引脚端点（出现小圆点表示已连接）

网络标签：

快捷键 N 放置网络标签
同名标签的引脚在电气上等价连接
适用场景：长距离连线、跨区域连线、信号命名

导线 vs 网络标签

近距离连接用导线，直观清晰
远距离、跨模块连接用网络标签，保持原理图整洁
标签名称一定要统一，大小写敏感（SDA ≠ sda）

电源网络：

使用专用电源符号（VCC、GND、+3V3、+5V 等）
同名电源符号全局互联
GND 符号的方向应朝下

2.4 原理图绘制规范¶

flowchart LR
    A[信号从左到右] --> B[电源从上到下]
    C[输入在左侧] --> D[输出在右侧]
    E[模块化布局] --> F[注释清晰]

遵循的原则：

信号流向：从左到右、从上到下
电源方向：VCC 在上，GND 在下
模块分区：电源区、MCU 区、外设区、接口区分开画
避免交叉：导线尽量不交叉，交叉处无连接则不显示节点
标注完整：
- 每个元器件都有位号（R1、C1、U1）
- 关键器件标注 型号和参数值
- 接口标注 信号名称和方向

三、关键电路设计要点¶

3.1 电源电路¶

电源电路是整个板子的基础，设计要点：

LDO 线性稳压（如 AMS1117）：

VIN ──┬── [LDO] ──┬── VOUT
      │            │
     [Cin]       [Cout]
      │            │
     GND          GND

参数	说明
输入电容 \(C_{in}\)	通常 10 μF 电解 + 100 nF 陶瓷
输出电容 \(C_{out}\)	通常 10 μF 电解 + 100 nF 陶瓷，注意 ESR 要求
压差	LDO 的 \(V_{in} - V_{out}\) 必须大于最小压差（查 Datasheet）
散热	功耗 \(P = (V_{in} - V_{out}) \times I_{out}\)，注意是否需要散热

DC-DC 开关稳压（如 TPS5430）：

效率高，适合大电流或大压差场景
需要电感、续流二极管、反馈电阻等外围器件
严格按照 Datasheet 参考电路设计，不要随意更改

电源设计核心原则

输入输出必须有去耦电容
反馈电阻精度要用 1%
电感参数（感值、饱和电流）必须匹配
大电流路径走线要加粗

3.2 MCU 最小系统¶

以 STM32 为例，最小系统包含：

部分	要求
电源	每对 VDD/VSS 引脚都要并联 100 nF 去耦电容
复位电路	10K 上拉电阻 + 100 nF 电容到 GND（RC 延迟复位）
晶振	HSE 外接 8 MHz 晶振 + 负载电容（通常 20 pF），走线短且对称
BOOT	BOOT0 通过 10K 下拉到 GND（正常启动）；调试时可加跳线
调试接口	SWD：SWDIO、SWCLK、GND，最好引出排针

去耦电容的黄金法则

每个电源引脚就近放一个 100 nF 陶瓷电容
VDD 总入口处放一个 10 μF 钽电容或电解电容
电容 先经过电容再到引脚（电流路径：电源 → 电容 → 引脚）

3.3 常见外设电路¶

串口（UART）接口：

TX、RX 各串联一个 100Ω 电阻（可选，防止短路）
信号线上可加 ESD 保护
USB 转串口芯片（CH340、CP2102）的参考电路直接照搬 Datasheet

I2C 总线：

SDA、SCL 各需要一个 上拉电阻（通常 4.7K）
总线上挂多个设备时，注意地址冲突
上拉电压应匹配所有设备的 IO 电平

SPI 总线：

MOSI、MISO、SCK、CS 四线
CS 片选信号可通过上拉电阻设置默认高电平（不选中）
高速 SPI 注意信号完整性

电机驱动：

驱动芯片电源要有 大容量储能电容（100 μF~470 μF）
必须有续流二极管（或集成在 H 桥中）
信号地和功率地单点连接

四、ERC 电气规则检查¶

4.1 运行 ERC¶

在嘉立创 EDA 中：设计 → 电气规则检查（ERC） → 运行

ERC 会检查的问题类型：

检查项	说明
未连接引脚	引脚悬空，可能是遗漏连线
引脚类型冲突	两个输出引脚相连、电源引脚接输入等
重复网络标签	同名标签在不同网络上
缺少电源连接	电源引脚未连接到电源网络

4.2 处理 ERC 错误¶

情况	处理方式
真正的连线遗漏	补上导线或网络标签
悬空引脚（设计需要）	放置无连接标记（No Connect）
误报	确认无误后可忽略，但要逐条确认

不要盲目忽略 ERC 错误

每一条 ERC 错误都要认真检查。很多新手的板子出问题，根源就在于忽略了 ERC 警告。

五、原理图设计 Checklist¶

在完成原理图后，逐项检查：

总结¶

阶段	关键动作
元器件放置	从立创商城库搜索，优先选有货器件
连线	近距离用导线，远距离用网络标签
电源设计	严格按 Datasheet，去耦电容不能省
MCU 最小系统	电源、复位、晶振、BOOT、调试接口缺一不可
ERC 检查	逐条确认，不盲目忽略