说起来,前几天有个粉丝跟我吐槽,说他画的原理图明明看起来都连得好好的,结果导入PCB之后愣是有几根线没连上,差点导致板子报废。这事儿我见太多了,说白了就是电气节点和交叉点这两个概念没搞清楚。
按我的经验,十个画原理图的新人里头,至少有六个栽在这上面。今天咱们就好好聊聊这个话题,保证你看完之后再也不会犯迷糊。
电气节点到底是个啥?很多新手把原理图想得太简单了,觉得就是拿线把元器件的引脚连起来,连上了就完事。其实原理图背后有一套自己的逻辑。
一个电气节点(Net),简单来说就是所有电气上相连的点。你画的一根线,连接了芯片的引脚A和电阻的一端,这俩就属于同一个电气节点。原理图上的每一个电气节点,在PCB上都会对应成一条铜走线或者铜皮。
关键点在这儿:原理图上的连接关系,决定了PCB上最终的走线网络。你以为连上了,但EDA工具不认,那在PCB里就是断的。
交叉点(T连接)vs 过桥点(junction)这俩东西很多人分不清,觉得差不多,其实完全不是一回事儿。

图1:交叉点类型对比 - Junction连接、无连接交叉、T型连接
先说过桥点(junction),这玩意儿长什么样大家应该见过,就是两根线交叉的地方有个小圆点。这小圆点表示电气上连通了,这两根线属于同一个电气节点。
而交叉线(crossover)呢,就是两根线交叉但没有那个小圆点,这种情况在大多数EDA工具里表示这两根线只是单纯地路过,电气上是不连的。
T连接算是比较特殊的情况,一根线走到头,然后分出两条支路。这种情况通常不需要加junction,因为EDA工具会自动识别这种T字形的连接关系。
一句话总结:有junction的交叉 = 连通,没junction的交叉 = 没连通,T型连接 = 自动连通。
那些"看起来连了但实际没连"的坑说到这儿,得给你们盘点一下实际工作中最常见的几种翻车现场。

图2:原理图连接常见错误类型
第一种:交叉线忘加junction。两根线十字交叉,你看着是连上了,但EDA工具可不这么认为。解决方法很简单,画完检查一下,交叉的地方有没有那个小圆点。
第二种:网络标签同名但不在同一个电气网络。这个比较隐蔽,你觉得给两个地方都标了同一个网络名,它们就应该连在一起。但实际上如果这两个位置物理上没有连线或者junction相连,它们就只是恰好名字相同而已。
第三种:总线和分支线的连接问题。画总线的时候,很多人喜欢直接从总线拉一根线出来,然后标个名字就觉得万事大吉了。实际上总线和分支线的连接有时候需要额外的处理,不然EDA工具可能识别不出来。
第四种:层次化设计中跨页的连接。复杂的原理图往往会分好几页,跨页的网络一般靠网络标签来传递。但如果标签名字写错了,或者页码搞混了,连接关系就彻底乱了。
DRC检查——原理图设计规则检查的必要性我发现很多工程师不爱跑DRC,觉得麻烦,嫌浪费时间。但说真的,DRC是原理图设计最后的防线,能帮你把上面说的那些问题都筛出来。
DRC能检查的内容包括但不限于:悬空的引脚、重复的网络名称、短路问题、未连接的电源引脚等等。有些DRC项你可能觉得无关紧要,但一旦导出到PCB,某些看似小问题的东西会直接导致灾难性的后果。
我的建议是,每次导出PCB之前一定要跑一遍DRC,哪怕你对自己的原理图再有信心。有些错误是你肉眼很难发现的,只有工具才能帮你揪出来。
不同EDA工具的连接表示方式现在市面上常用的EDA工具主要有Altium Designer、Cadence OrCAD、KiCad这几家,它们的原理图绘制规则大体一致,但细节上还是有点差异的。
Altium Designer里,junction是默认会自动添加的,但有时候也会出现多节点junction需要手动调整的情况。Cadence OrCAD对junction的要求更严格一些,画错了系统会报错。KiCad相对更保守,没有junction的地方绝对不会给你自动加上。
如果你用的是其他工具,也建议去翻翻官方文档,看看它对junction和交叉线的处理规则是什么。磨刀不误砍柴工嘛。
快速自检方法最后给你们总结一套自检流程,画完原理图之后按这个过一遍,能避开大部分坑:

图3:原理图自检流程图
1. 逐页检查交叉点:放大原理图,找到所有交叉线,确认有junction的地方确实有junction,没junction的地方确实不需要junction。
2. 网络标签交叉验证:把相同网络名称的标签全部高亮,看它们是否真的在物理上或者通过网络关系连接在一起。
3. 跑DRC并逐条过:不要忽略任何warning,哪怕你觉得它无关紧要。
4. 导出前做ERC检查:电气规则检查能发现很多逻辑上的问题。
5. 导入PCB后检查网络:导出之前,用工具检查一下网络表是否和你的设计意图一致。
最后的忠告:原理图是PCB的母亲,原理图画得不清楚,PCB做得再漂亮也是白搭。细节决定成败,这话在原理图设计上体现得淋漓尽致。

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