设计原则及原理简述

原理图设计规范

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V0.902023/03/07创立文档

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第1章硬件原理图设计规范..............................

1.1目的I....................................................................................................

1.2基本原则.............................................

确定需求.........................................

确定关键CPU.........................................................................

参照成功案例.....................................

对外围器件选型...................................

设计外围电路.....................................

设计时遵强的基本原则............................

原理图审核.......................................

设计基本规定.....................................

1.3版面设计.............................................

图幅.............................................

1.4元件符号及参数设置原则..............................

常用元件位号命名规则............................

1.5元件符号.............................................

电阻参数描述.....................................

电容参数描述.....................................

电感、磁珠参数描述..............................

二极管...........................................

三极管及场效应管....................................

其他器件............................................

1.6元件选择.................................................

元件库选用...........................................

元件放置要点........................................

1.7多张原理图...............................................

1.8版面布局.................................................

网络标号命名........................................

总线式原理图画法....................................

CPU画法原则........................................

其他.................................................

1.9注意.....................................................

1.10复杂电路设计技巧.........................................

生产商或他们打勺合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，厂家公开给顾客口勺参

照设计图虽说不是产品级的东西，也应当是通过严格验证的，否则也会影响到他们口勺芯片推

广应用，纵然参照他们设计的J外围电路有可推敲H勺地方，CPU自身的J管脚连接使用措施也

绝对是值得我们信赖的，当然假如万一出现多种参照设计某些管脚连接方式不同样，可以细

读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认。

此外在设计之前，最佳我们能外借或者购置一块选定的参照板进行软件验证，假如没问

题那么硬件参照设计也是可以信赖H勺，但要注意一点，目前诸多CPU均有若干种启动模式,

我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计。

1.2.4对外围器件选型

根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应当遵守如下原则：

•普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过H勺尽量少使用冷偏芯片，减少风险;

•高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的状况下，尽量选择价格比很好H勺元

器件，减少成本；

•采购以便原则：尽量选择轻易买到，供货周期短日勺元器件；

•持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件；

•可替代原则：尽量选择pintopin兼容种类比较多的元器件；

•向上兼容原则；尽量选择此前老产品用过的元器件；

•资源节省原则：尽审用上元器件的所有功能和管脚。

1.2.5设计外围电路

对选定的CPU参照设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每个功能模块都要找至

少3个相似外围芯片的成功参照设计，假如找到的参照设计连接措施都是完全同样的，那么

基本可以放心参照设计，但虽然只有一种参照设计与其他的不同样样，也不能简朴地少数服

从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联络芯片厂技术支

持，最终确定科学、对时的连接方式，假如仍有疑义，可以做兼容设计。这是整个原理图设

计过程中最关键H勺部分，我们必须做到如下几点：

•对于每个功能模块要尽量找到更多H勺成功参照设计，越难的应当越多，成功参照设

计是“前人”的）经验和财富，我们理当借鉴吸取，站在“前人”的肩膀上，也就提高了

自己日勺起点；

•要多向权威请教、学习，但不能迷信权威，由于人人均有认知误差，很难保证对哪

怕是最埋解的犷物总能做出最科学H勺埋解和判断，开发人员一定要在广泛调查、学

习和讨论的基础I.做出最科学对时的决定：

•假如是参照已经有的老产品设计，设计中要留心老产品有哪些遗留问题，这些遗留

问题与硬件哪些功能模块有关，在设计这些有关模块时要愈加注意推敲，不能机械

照抄本来设计。

1.2.6设计时遵照的基本原则

硬件原理图设计还应当遵守某些基本原则，这些基本原则要贯彻到整个设计过程，虽然

成功的参照设计中也体现了这些原则，但由「我们也许是“拼”出来的原理图，因此我仅还是

要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图，这些原则包括；

•数字电源和模拟电源分割；

•数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可以直接接机壳地（大地），机壳必须接

大地；

•各功能块布局要合理，整份原理图需布局均衡.防止有些地方很挤,而有些地方又

很松，同PCB设计同等道理;

•可调元件（如电位器），切换开关等对应的功能需标识清晰；

•重要H勺控制或信号线需标明流向及用文字标明功能；

•元件参数/数值务求精确标识.尤其留心功率电阻一定需标明功率值，高耐压日勺滤

波电容需标明耐压值；

•保证系统各模块资源不能冲突，例如：同一12c总线上日勺设备地址不能相似，等等:

•阅读系统中所有芯片日勺手册（一般是设计参照手册），看它们的未用输入管脚与否

需要做外部处理，假如需要一定要做对应处理，否则也许引起芯片内部振荡，导致

芯片不能正常JJ乍；

•在不增长硬件设计难度日勺状况下尽量保证软件开发以便，或者以小的硬件设计难度

来换取更多以便、可靠、高效的软件设计，这点需要硬件设计人员懂得底层软件开

发调试，规定较高；

•功耗问题；

•产品散热问题，可以在功耗和发热较大U勺芯片增长散热片或风扇，产品机箱也要考

虑这个问题，不能把机箱做成保温盒，电路板对“温室”是感冒的；还要考虑产品的

安放位置，最佳是放在空间比较大，空气流动畅通的位置，有助于热量散发出去。

1.2.7原理图审核

硬件原理图设计完毕之后，设计人员应当按照以上环节和规定首先进行自审，自审后要

抵达有95%以上把握和信心，然后再提交他人审核，其他审核人员同样按照以上规定对原

理图进行严格审查，如发现问题要及时进行讨论分析，分析处理过程同样遵照以上原则、环

节。

1.2.8设计基本规定

只要开发和审核人员都可以严格按以上规定进行电路设计和审查，我们就有理由相信，

所有硬件开发人员设计出的电路板•版成功率都会很高H勺，因此提出如下几点：

•设计人员自身应当保证原理图的对的性和可靠性,要做到设计即是审核，严格自审，

不要把但愿寄托在审核人员身上，设计出现口勺任何问题应由设计人员自己承担，其

他审核人员不负连带责任；

•其他审核人员虽然不承担连带责任，也应当按照以上规定进行严格审查，一旦设计

出现问题，同样反应了审核人员的水平、作风和态度；

•一般原理图设计，包括老产品升级修改，原则上规定原理图一版成功，最多两版封

板，超过两版将进行绩效惩罚；

•对于功能复杂，疑点较多的全新设计，原则上规定原理图两版内成功，最多三版封

板，超过三版要进行绩效惩罚；

•原理图封板原则为：电路板没有任何原理性飞线和其他处理点；

•每张原理图都需有企业H勺原则图框，并标明对应图纸H勺功能，文献名，制图人名，确认

人名，日期，版本号；

•对于我们目前重点设计口勺有关模拟电路产品，没有主用芯片、外围芯片以及芯片与

芯片之间R勺连接方面的问题。因此，元器件的选项尤为重要，对于硬件设计的某些

基本原则一定要注意。

1.3版面设计

1.3.1图幅

我们打开软件，新建一种原理图。图幅确实定原则：常用图幅为A4、A3、A2,并自原

则格式的图框。其中每一图幅可根据方向分为Landscape（纵向）及Portrait（横向）。在选

用图纸时，应能精确清晰H勺体现区域电路口勺完整功能。若原则的I图幅规格不能满足规定，则

可以自定义图幅大小，自定义图幅在满足规定的前提卜.尽量做到美观（长宽比例适中）。

图1.1定义图幅大小

阐明:

1.栅格（Grid）:其每一步大小（Snap）和图面显示。勺每一格大小（visib）均为5,或5的信数值。这个

地方的设置为企业强制规定，不能为了以便把它设为1或2等非5H勺整数倍的值。这样放置原理图元件时

元件就放在5H勺整数倍格点上了，可以减少因此而产生耳勺错误。

2.电搦格：这栏的栅格设为4（默认值）。这是为了放置网塔标号和电气连接在栅格范围内自动寻找

电气节点。

3.图纸类型选A4、A3、A2,A类型的图纸比较适合打印。假如不能选这几种图纸，也应当自定义为A

类型的比例时图纸。

我们设置软件H勺参数时，假如不是必要，尽量用默认参数。由于就像我们做软件，都会

把最常用的设置参数作为默认值。别的软件企业肯定会调查，也会有诸多高手使用，得出那

些参数是常用的。像上面的栅格和电栅格，总是有人为了以便把它们设小，殊不知放网络或

连线时也许就眼看连上了，实际没连上，导致诸多问题H现。

1.4元件符号及参数设置原则

元件的原理图库和PCB库放在服务器上，地址为：\\192.168.0.5\项目文档（设计规范）

\16、产品设计规范'原理图与PCB设计原则库。全企业所有人员画原理图和PCB图都应从

里面取元件，不容许从其他地方取元件，包括软件自带废。企业H勺原则原理图库里的元件调

出来就自带有企业口勺PCB库的封装，也是和企业的物料仓库的物料及ERP系统的物料及编

码对应的，保证是你从库里调出来H勺元件仓库里就有料。假如是你在原埋图库里找不到H勺元

件，你要找工业设计部专门做库的人员做好后才能用.

1.4.1常用元件位号命名规则

表1.1常用元器件种类及代表字符

器件种类代表字符器件种类代表字符

电阻R接插件CON

电容C跳线JP

电感L开关SW

磁珠FB蜂鸣器B

排阻RP保险税FUSE

变压器T整流桥DW

二极管D晶振X

发光二极管LED按键KEY

三极管电池座

QBT

（包括MOS管）（包括电池）

继电器RL测试点TP

集成电路U排针J

1.5元件符号

1.5.1电阻参数描述

IOK*8

电阻在原理图中日勺符号体现如错误!未找到引用源。所示。电阻时符号只能用这几种,

分别代表一般电阻、可调电阻（电位器）、四排阻、八排阻。电阻的参数一般包括四部分：阻

值、精度、封装、功率，举例：100R1％,0805,0.25W体现该电阻的阻值为100C、精度为±1%、

封装为0805、功率为O.25W。

我们从库里取出元件，就要填上PCB封装，而封装的大小决定功率大小。因此，我们

填元件的参数标注时，只需要按ERP系统里H勺“型号”栏填阻值就行，有精度规定填精度,

如是大功率日勺功率电阻把功率也填上。保证我们填H勺和ERP系统里同样，以便后续整顿及

生产。

17代词、\古称全名烟桁3J号生产计组星誉号:，图安、,广豕环保状态

原材料

7101.01.00712M0.O6O3Z.RoHSpcs/2MC\,0603RoHS

71.01.01.007^/33MO\(0603i1

s原材料33Md0603,*RoHSpcsRoHS

f1.01.01.0073^原材料^2MDz0603/,RoHS/8.2MO\W03>

r8DCSRoHS

p原材料Ws

»91.01.01.0074/IOMQ06031RoHSpcs10MQRoHS

为603

r01.01.01.0075原材料26」KQ,±1%,0603£RoHSpcs26.1KO,±1%RoHS

ot原材利499KQ+%.0603/.RoHS为603

81pcs499Kd±1%RoHS

原材刈27KCU1%.0603,*RoHS痴3

8-21.01.01.0077pcs27KQ,s1%.060：RoHS

原材料499Q,*05%.0603-.RoHS为603

31.01.01.0078pcs49.9Q20.5%RoHS

原材料］51Q.，05%.0603-.RoHS为603

4101.01.0079pcs51at05%RoHS

„及材料100O.t0.5%,0603.-.RoHS/DCS.IDOOtOS%七603RoHS

5101.010080

101.01.00811'：七

86S2000,±05%603RoHS

24g±05%/0603RoHS

图1.2ERP系统里的物料表：电阻）

现阻值、精度、封装、功率这四部分参数时进行规定。

1.阻值参数描述

电阻的阻值参数的表述措施如下错误!未找到引用源。所列:

表1.2电阻的阻值参数描述方式

阻值范围阐明描述格式举例

V1QO.XXQ0.47Q.0.033Q,0.15,

<1KQXXR100R、470R、49.9

<IMQXXK】00K、470K、

>1MQXXMIM、8.9M、10M、22M

2.精度参数描述

电阻的精度一般分为：0.5%、1%、5%、10%和20%。常用的I为1%和5%。若参数中

未指明精度值则阐明该电阻对阻值没有特殊规定，默认值取5%。若对精度有特殊规定必须

标明。

3.封装参数描述

常用的封装有：0603、0805、1206、直插封装。多种封装日勺优先选用次序为：06()3X)805

>1206>直插封装。不过在电阻功率不不大于1/2W的状况卜，优先选用直插封装，除非有

其他约束条件存在。封装尺寸与功率关系：

表1.3封装与功率对应关系

贴片电阻封装02010402060308051206

对应的功率1/20W1/16WI/10W1/8WI/4W

4.功率参数描述

电阻的功率值参数常用的有：1/16W、1/8W、1/4W和1/2W,更大功率的电阻在我们实

际的电路系统中比较少使用。若在电阻I内参数中没有列出功率值，则代表其功率不不不大于

或等于1/4W。假如其功率不不大于1/4W,则必须标明实际功率。

注意：本规范临时未对电阻的材料做出规定，不过为了信息体现的完整性，若在电路设计中对所用的

电阻之材料有特殊规定，则应当另作阐明。未作特殊阐明a勺，表明对所用电阻之材料没有特殊规定。

1.5.2电容参数描述

电容在原理图中的I符号体现如错误!未找到引用源。所示。电容的参数一般包括四部分:

容值/标称耐压/精度/封装，各个部分之间采用“尸隔开，不能有空格。举例：5pF/50V/i%；0603

体现该电容日勺容值为5pF、标称耐压50V、精度为

ci____-L-LC2

104——10uF/167

(a)无极性电容(b)有极性电容

图1.3电容符号

±11%.封装为0603。现对这四部分参数日勺描述进行规定。

1.容值参数描述

电容的I基本单位是：法（F）。

换算单位：

IF=1000mF（亳法）

IF=l,000,（X）0uF（微法）

1F=1,000,000,OOOpF（皮法）

表1.4电容容值参数描述方式

容值范围阐明描述格式举例

<100()pF直接标数字并以pF结尾XXXpF3pF,0.5pF,470pF,

102,体现10OOpF电容

对于无极性电容，参数只有

XXX104,体现lOOOOOpF电容

数字部分

<luF225,体现2202300pF电容

对于有极性电容时，使用小

O.XXuF0.022uF,0.47uF

数标注，以uF结尾。

<l()ul-标注时包拈小数时X.Xubl.Oub,22u卜，4.7uF

>10uF只包括整数XXXuFlOOOuF,470uF,lOuF

2.标称耐压参数描述

容值后标明耐压，电解电容必须标明耐压，其他介质电容，加不标明耐压，则缺省定义

为“耐压63V”。

3.精度参数描述

电容的精度一般分为：±1%、±5%、±10%和±20%＞常用的为I%和5%。若参数中未

指明精度值则阐明该电容对容值精度没有特殊规定，默认值取5%。若对•精度有特殊规定必

须表明。

4.封装参数描述

常用於J封装有：0603、0805、1206、直插封装。多种封装H勺优先选用次序为：0603>0805

>12（）6〉直插封装。不过在容值不不大于100uFH勺状况下，优先选用直插封装电解电容，

除非有其他约束条件存在。

注意：本规范临时未对电阻的材料做出规定，不过为了信息体现的完整性，若在业路设计中对所用的

电阻之材料有特殊规定，则应当另作阐明。未作特殊阐明日勺，表明对所用电阻之材料没有特殊规定。

1.5.3电感、磁珠参数描述L1L2

_Tyryr>r\_

电感在这里仅按有无磁芯来分类：空心电感和磁空心线圈磁心线圈

心电感，在原理图中口勺符号如错误!未找到引用源。所囱工由成舛舁

示。电感的参数一般包括：电感量/精度/标称电流/Q值/分布电容，举例：IOuH/±5%

/50mA/80/lpF,体现该电感为IOuH,精度为±5%,标称电流为50mA,Q值为80,分布电容

为IpFo

电感量口勺基本单位是：亨（H）。

换算单位：

IH=1000mH（毫亨）

1H=l,000,000uH（微亨）

表1.5电感量参数描述方式

容值范围阐明描述格式举例

<luH使用小数标注O.XXuH0.1uH

<KX)0uH只包括整数时XXXuH88uH,47uH

标注时包括小数时X.XuH2.2uH

>hnll只包括整数时XXXmH1inH,5mH

__________标注时包括小数时X.XmH2.2mH

>1H按实际值标称XXXHIOH,2.5H

1.5.4二极管

图1.5二极管符号

注：二极管所有日勺参数按ERP数据库里的“规格型号”参数城。

1.5.5三极管及场效应管

图1.6三极管符号

注：三极管及场效应管所彳的参数按ERP数据库里的“规格型号”参数填。

1.5.6其他器件

如集成电路，接插件等，由于所有日勺参数按ERP数据库里日勺“规格型号”参数填。

1.6元件选择

1.6.1元件库选用

我们要从我们企业的元件库里取元件。我们假如画原理图时，元件首选应从这两个库里

取，假如这里面找不到的，才从AltiumDesigner软件里自带的库里去找，假如还找不到，才

自己去做。为何要首选用我们自己口勺库呢？由于我们H勺库里大部分元件都是用过的，也就是

说通过实际检杳过B勺，用起来出问题少。从库里取元件，如错误!未找到引用源。所示，取

了一种电容库。

所但I—i”

10101W10MS2laxnx

101010011RES2

10101012

10101013R£$2

10101OOUR£$2

1OTC1«15

101010016

10101817

101010015MUI51Q

10101020F£S2O03RIKI

R?R?

RES2

49.9Q,±1%RES2

•oww

0AXMLA4

aEiS

图1.7元件库选择事例

取出来后双击元件或取的途中按“Tab”健，出现如错误!未找到引用源。所示，要注意

在“注释”这个地方填元件U勺常用参数，而不只是在红圈2的地方，由于只有在“注释”这

个地方填的内容才能在画PCB板的界面里看得到，如错误!未找到引用源。，由于在PCB设

计时能看到元件参数会更以便画板。此外在错误!未找到引用源。的红圈3部分是要选择元

件封装的，这个地方非常重要。

图1.8元件库参数填写1

、元件KII[”]Z

5WQ

SR114990,巴一

・转09144«Yvn

x一位置A01524rrm_|01524rm»

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序理由廿及值息

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标识

分等3路经Mt2Q00tCD

扭决

5cHlt

FPGA/叫

箜・・・色丽；偏近偏建量

图1.9元件库参数填写2

我们规定画原理图的工程师把元件日勺对的封装选择好或填进去。由于目前的元器件种类

越来越多，每个元器件口勺封装也有好几种，假如画原理图日勺人不填，PCB设计人员就不懂

得用什么封装，或者填每个封装时都和原理图设计人员沟通，挥霍口勺时间更多°为了使PCB

封装不出错，我们规定画原理图时就把封装填好。

1.6.2元件放置要点

元件的标号和型号参数要放得规规矩矩，如错误!未找到引用源。四H勺红圈部分，要让

人很轻易的看明白。假如是改旧版，已经有的元器件请不要重新编标号，新加附加问号就行

了。假如重新编号，就会使从原理图导入PCB时元件混乱，导致PCB设计时间增长，最严

重时PCB设计也许差不多重新来过，这既挥霍时间又轻易出现差错。

元件放在格点上，格点用默认的lOmil,最小可设为5mil。请不要为了一会儿的以便把

格点设为5mil如下或5mil口勺非整数倍，由于间隔小了你连的线或放的网络标号连上没连上

你不轻易看出来（诸多人吃过亏U勺）。

]GNDS

CAT24CO2

图1.10元件放置

1.7多张原理图

一种项目比较复杂时，元件比较多，假如放在一张图纸上，也许图纸要很大，很大就不

以便查看，软件打开也慢。因此，就要把一种复杂口勺项目原理图提成几张图纸画，让每张图

纸不太大，每张图纸里画一种或几种功能电路，既不要画的太密，也不要画太少的电路在一

张图纸上而挥霍图纸。如错误!未找到引用源。所示，一种项目被画在11张图纸上，句张图

纸要起一种名字，取名一般格式是一种数字加图纸名，如“1-POWER”、“2-MCU”等，图

纸名最佳是反应图纸内容，但名字应尽量获得短小精干，由于名字太长，打开后会占用很宽

的地方，如错误!未找到引用源。中粗红横线处。

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图1.11多张原理图

1.8版面布局

I.版面布局需要注意甩路构造的易读性。一般可将电路按照功能划提成几种部分，各

功能块布局要合理，整份原理图需布局均衡。防止有些地方很挤，而有些地方乂很松。

2.将各功能部分模块化（如电源，CPU,USB等），以便于同类机型资源共享，各功能

模块界线需清晰。每个模块用蓝色实线框将其围绕起来，每两个相邻模块的实线框之间间隔

为4个Grid。

3.每个功能模块都要有该功能模块H勺名称或描述，该名称位置在该模块实线框内、模

块原理图的上侧；名称可以有主标题和副标题，亦可以只有主标题，其中多种标题的字体规

格如错误!未找到引用源。所示。

表1.6模块标题字体规格

标题字体字形大小

主标题黑体粗体四号

副标题黑体常规10

NORFlash程序存储器

0x80000000-0x801fffff(2hBytes)

UI7

A125non29DO

A22431DI

1

A32333D2

us/

A422ncQ35D3

A521r»ca38D4

A62040D5

A719n