Uno schema è una rappresentazione visiva di un circuito. Come tale, il suo scopo è quello di comunicare un circuito a qualcun altro. Uno schema in uno speciale programma per computer a tale scopo è anche una descrizione leggibile dal computer del circuito. Questo uso è facile da giudicare in termini assoluti. Vengono seguite le regole formali appropriate per la descrizione del circuito e il circuito è definito correttamente o non lo è. Dal momento che ci sono regole rigide per questo e il risultato può essere giudicato dalla macchina, questo non è il punto della discussione qui. Questa discussione riguarda regole, linee guida e suggerimenti per buoni schemi per il primo scopo, che è quello di comunicare un circuito a un essere umano. Bene e male saranno giudicati qui in quel contesto.
Poiché uno schema è quello di comunicare informazioni, un buon schema lo fa rapidamente, chiaramente e con una bassa probabilità di incomprensioni. È necessario, ma lungi dall'essere sufficiente, affinché uno schema sia corretto. Se è probabile che uno schema fuorvii un osservatore umano, è un cattivo schema se alla fine puoi dimostrare che dopo aver dovuto decifrarlo era effettivamente corretto. Il punto è la chiarezza . Uno schema tecnicamente corretto ma offuscato è ancora un cattivo schema.
Alcune persone hanno le loro opinioni stupide, ma qui ci sono le regole (in realtà, noterai probabilmente un ampio accordo tra persone esperte sulla maggior parte dei punti importanti):
Utilizzare i designatori di componenti
Questo è praticamente automatico con qualsiasi programma di acquisizione schematica, ma spesso vediamo ancora schemi qui senza di loro. Se si disegna lo schema su un tovagliolo e si esegue la scansione, assicurarsi di aggiungere i designatori di componenti. Questi rendono il circuito molto più facile da parlare. Ho saltato le domande quando gli schemi non avevano designatori di componenti perché non mi andava di disturbare con il secondo resistore da 10 kΩ da sinistra dal pulsante in alto . È molto più facile dire R1, R5, Q7, ecc.
Pulisci posizionamento del testo
I programmi schematici generalmente inseriscono i nomi e i valori delle parti in base a una definizione di parte generica. Ciò significa che spesso finiscono in punti scomodi nello schema quando altre parti sono posizionate nelle vicinanze. Aggiustalo. Fa parte del lavoro di disegno di uno schema. Alcuni programmi di acquisizione schematici lo rendono più facile di altri. In Eagle, ad esempio, sfortunatamente, può esserci un solo simbolo per una parte. Alcune parti sono comunemente posizionate in diversi orientamenti, ad esempio orizzontali e verticali nel caso di resistori. I diodi possono essere posizionati in almeno 4 orientamenti poiché hanno anche una direzione. Il posizionamento del testo attorno a una parte, come la designazione del componente e il valore, probabilmente non funzionerà con orientamenti diversi da quelli originariamente disegnati. Se si ruota una parte di scorta, spostare il testo in un secondo momento in modo che sia facilmente leggibile, appartiene chiaramente a quella parte e non si scontra con altre parti del disegno. Il testo verticale sembra stupido e rende difficile la lettura dello schema.
Realizzo parti ridondanti separate in Eagle che differiscono solo per l'orientamento del simbolo e quindi il posizionamento del testo. Questo è più lavoro iniziale ma semplifica il disegno di uno schema. Tuttavia, non importa come si ottiene un risultato finale pulito e chiaro, solo che lo fai. Non ci sono scuse. A volte sentiamo piagnistei come "Ma CircuitBarf 0.1 non me lo permette" . Quindi prendi qualcosa che fa. Inoltre, CircuitBarf 0.1 probabilmente ti consente di farlo, solo che eri troppo pigro per leggere il manuale per imparare come e troppo sciatto per preoccupartene. Disegnalo (ordinatamente!) Su carta e scansionalo se devi. Ancora una volta, non ci sono scuse.
Ad esempio, qui ci sono alcune parti con orientamenti diversi. Nota come il testo si trova in punti diversi rispetto alle parti per rendere le cose ordinate e chiare.
Non lasciare che questo accada a te:
Sì, questo è in realtà un piccolo frammento di ciò che qualcuno ci ha scaricato qui.
Layout e flusso di base
In generale, è bene mettere tensioni più alte verso l'alto, tensioni più basse verso il basso e flusso logico da sinistra a destra. Questo è chiaramente impossibile per tutto il tempo, ma almeno uno sforzo di livello generalmente più elevato per farlo illuminerà notevolmente il circuito di coloro che leggono il tuo schema.
Una notevole eccezione a ciò è rappresentata dai segnali di feedback. Per loro stessa natura, si "alimentano" da valle a monte, quindi
dovrebbero essere mostrati inviando informazioni opposte al flusso principale.
I collegamenti di alimentazione dovrebbero salire a tensioni positive e fino a tensioni negative. Non farlo:
Non c'era spazio per mostrare la linea che andava a terra perché altre cose erano già lì. Spostalo. Hai fatto il casino, puoi disfarlo. C'è sempre un modo.
Seguire queste regole fa sì che i subcircuiti comuni vengano disegnati in modo simile la maggior parte delle volte. Una volta che avrai più esperienza guardando gli schemi, questi ti appariranno e lo apprezzerai. Se le cose sono disegnate in ogni modo, allora questi circuiti comuni appariranno visivamente diversi ogni volta e ci vorrà più tempo per capire il tuo schema. Cos'è questo casino, per esempio?
Dopo un po 'di decifrazione, ti rendi conto "Oh, è un comune amplificatore di emettitori. Perché #% & ^ $ @ # $% non l'ha disegnato come uno in primo luogo !?" :
Disegna i perni in base alla funzione
Mostra i pin dei circuiti integrati in una posizione rilevante per la loro funzione, NON COME SONO STATI SUCCESSIVI PER ESTRARRE IL CHIP. Cerca di posizionare i pin di alimentazione positivi in alto, i pin di alimentazione negativi (di solito a terra) in basso, gli ingressi a sinistra e le uscite a destra. Si noti che questo si adatta al layout schematico generale come descritto sopra. Naturalmente, questo non è sempre ragionevole e possibile. Le parti per scopi generici come i microcontrollori e gli FPGA hanno pin che possono essere immessi e emessi a seconda dell'uso e possono anche variare in fase di esecuzione. Almeno puoi mettere i pin di alimentazione e terra dedicati in alto e in basso, e possibilmente raggruppare tutti i pin strettamente correlati con funzioni dedicate, come le connessioni del driver di cristallo.
I circuiti integrati con pin nell'ordine fisico dei pin sono difficili da capire. Alcune persone usano la scusa che questo aiuta nel debug, ma con un piccolo pensiero puoi vedere che non è vero. Quando vuoi guardare qualcosa con uno scopo, quale domanda è più comune "Voglio guardare l'orologio, che pin è?" o "Voglio guardare il pin 5, che funzione è?" . In alcuni rari casi, potresti voler aggirare un circuito integrato e guardare tutti i pin, ma la prima domanda è di gran lunga più comune.
I layout fisici degli ordini dei pin offuscano il circuito e rendono più difficile il debug. Non farlo
Collegamenti diretti, entro limiti ragionevoli
Trascorrere del tempo con il posizionamento riducendo gli incroci di filo e simili. Il tema ricorrente qui è la chiarezza . Naturalmente, disegnare una linea di connessione diretta non è sempre possibile o ragionevole. Ovviamente, non può essere fatto con più fogli, e un ratto disordinato nido di fili è peggio di alcuni "fili dell'aria" accuratamente scelti.
È impossibile trovare una regola universale qui, ma se pensi costantemente alla persona mitica che ti guarda alle spalle cercando di capire il circuito dallo schema che stai disegnando, probabilmente farai bene. Dovresti cercare di aiutare le persone a capire facilmente il circuito, non a farle capire nonostante lo schema.
Design per carta di formato normale
I giorni in cui gli ingegneri elettrici avevano i tavoli da disegno e venivano installati per lavorare con disegni di dimensioni D sono ormai lontani. La maggior parte delle persone ha accesso solo alle normali stampanti di formato pagina, come per carta da 8 1/2 x 11 pollici qui negli Stati Uniti. Le dimensioni esatte sono un po 'diverse in tutto il mondo, ma sono tutte all'incirca ciò che puoi facilmente tenere di fronte a te o posizionare sulla tua scrivania. C'è una ragione per cui questa dimensione si è evoluta come standard. La gestione di carta più grande è una seccatura. Non c'è spazio sulla scrivania, finisce per sovrapporsi alla tastiera, spinge le cose dalla scrivania quando la sposti, ecc.
Il punto è progettare il tuo schema in modo che i singoli fogli siano ben leggibili su una singola pagina normale e sullo schermo delle stesse dimensioni. Attualmente, la dimensione dello schermo comune più grande è 1920 x 1080. Dover scorrere una pagina a quella risoluzione per vedere i dettagli necessari è fastidioso.
Se ciò significa utilizzare più pagine, vai avanti. È possibile capovolgere le pagine avanti e indietro premendo un solo pulsante in Acrobat Reader. Capovolgere le pagine è preferibile per eseguire la panoramica di un disegno di grandi dimensioni o per gestire carta di grandi dimensioni. Trovo anche che una pagina normale con dettagli ragionevoli sia di buone dimensioni per mostrare un sottocircuito. Pensa alle pagine negli schemi come ai paragrafi di una narrazione. Rompere uno schema in sezioni etichettate individualmente per pagine può effettivamente aiutare la leggibilità se fatto bene. Ad esempio, potresti avere una pagina per la sezione di input di potenza, le connessioni immediate del microcontrollore, gli input analogici, le uscite di potenza del drive H bridge, l'interfaccia ethernet, ecc. In realtà è utile rompere lo schema in questo modo anche se avesse niente a che fare con le dimensioni del disegno.
Ecco una piccola sezione di uno schema che ho ricevuto. Questo è uno screenshot che mostra una singola pagina dello schema ingrandito in Acrobat Reader su uno schermo 1920 x 1200.
In questo caso, sono stato pagato in parte per esaminare questo schema, quindi l'ho sopportato, anche se probabilmente ho impiegato più tempo e quindi addebitato al cliente più denaro rispetto a se lo schema fosse stato più facile da lavorare. Se questo fosse da qualcuno in cerca di aiuto gratuito come su questo sito web, avrei pensato a me stesso di rovinare tutto e continuare a rispondere alla domanda di qualcun altro.
Reti chiave per etichette
I programmi di acquisizione schematica in genere consentono di assegnare a reti nomi ben leggibili. Tutte le reti probabilmente hanno nomi all'interno del software, solo che hanno un valore predefinito di gobbledygook a meno che tu non li imposti esplicitamente.
Se una rete viene suddivisa in segmenti visivamente non connessi, allora devi assolutamente far sapere alla gente che le due reti apparentemente disconnesse sono davvero le stesse. Pacchetti diversi hanno diversi modi integrati per dimostrarlo. Usa tutto ciò che funziona con il software che hai, ma in ogni caso dai un nome alla rete e mostra quel nome in ogni segmento disegnato separatamente. Pensa a quello come il minimo comune denominatore o usando "fili dell'aria" in uno schema. Se il tuo software lo supporta e pensi che aiuti con chiarezza, in ogni caso, usa piccoli marker "jump point" o altro. A volte questi ti danno persino il foglio e le coordinate di uno o più punti di salto corrispondenti. È tutto fantastico, ma etichetta comunque una tale rete.
Il punto importante è che le stringhe di nomi piccoli per queste reti sono derivate automaticamente dal nome di rete interno dal software. Non disegnarli mai manualmente come testo arbitrario che il software non comprende come nome della rete. Se sezioni separate della rete vengono mai disconnesse o rinominate separatamente per errore, il software lo mostrerà automaticamente poiché il nome mostrato deriva dal nome della rete attuale, non qualcosa che si digita separatamente. È molto simile a una variabile in un linguaggio informatico. Sai che più usi del simbolo variabile si riferiscono alla stessa variabile.
Un altro buon motivo per i nomi di rete sono i brevi commenti. Qualche volta nominavo e poi mostravo i nomi delle reti solo per dare una rapida idea di quale fosse lo scopo di quella rete. Ad esempio, vedere che una rete è chiamata "5V" o "MISO" potrebbe aiutare molto nella comprensione del circuito. Molte reti corte non hanno bisogno di un nome o di un chiarimento e l'aggiunta di nomi farebbe più male a causa del disordine di quanto non illuminino. Ancora una volta, il punto è la chiarezza. Mostra un nome di rete significativo quando aiuta a comprendere il circuito, e non quando sarebbe più distratto che utile.
Mantieni i nomi ragionevolmente brevi
Solo perché il tuo software ti consente di inserire nomi di rete di 32 o 64 caratteri, non significa che dovresti. Ancora una volta, il punto è sulla chiarezza. Nessun nome non è un'informazione, ma molti nomi lunghi sono disordinati, il che riduce la chiarezza. Da qualche parte nel mezzo c'è un buon compromesso. Non fare sciocchezze e scrivi "8 MHz clock sul mio PIC", quando semplicemente "CLOCK", "CLK" o "8MHZ" trasmettono le stesse informazioni.
Vedi questo standard ANSI / IEEE per le abbreviazioni dei nomi dei pin consigliate.
Nomi dei simboli maiuscoli
Usa tutti i tappi per i nomi di rete e i nomi dei pin. I nomi dei pin sono quasi sempre mostrati in maiuscolo nei fogli dati e negli schemi. Vari programmi schematici, incluso Eagle, non consentono nemmeno nomi minuscoli. Un vantaggio di questo, che è anche utile quando i nomi non sono troppo lunghi, è che si sporgono nel testo normale. Se scrivi commenti reali nello schema, scrivili sempre in maiuscolo, ma assicurati di inserire i nomi dei simboli in maiuscolo per chiarire che sono nomi di simboli e non fanno parte del tuo racconto. Ad esempio, "Il segnale di ingresso TEST1 si alza per accendere Q1, che reimposta il processore abbassando MCLR." . In questo caso, è ovvio che TEST1, Q1 e MCLR fanno riferimento ai nomi nello schema e non fanno parte delle parole utilizzate nella descrizione.
Mostra i tappi di disaccoppiamento per la parte
I cappucci di disaccoppiamento devono essere fisicamente vicini alla parte che stanno disaccoppiando a causa del loro scopo e della fisica di base. Mostrali in quel modo. A volte ho visto schemi con un sacco di tappi di disaccoppiamento in un angolo. Naturalmente, questi possono essere posizionati in qualsiasi punto del layout, ma posizionandoli tramite il loro IC mostri almeno l' intento di ciascun cappuccio. Questo rende molto più facile vedere che almeno il corretto disaccoppiamento è stato pensato, più probabilmente un errore viene colto in una revisione del progetto e più probabilmente il tappo finisce dove previsto quando il layout è terminato.
I punti si connettono, le croci no
Disegna un punto ad ogni incrocio. Questa è la convenzione. Non essere pigro. Qualunque software competente lo imporrà in ogni modo, ma sorprendentemente vediamo ancora schemi occasionalmente senza punti di giunzione. È una regola. Non ci importa se pensi che sia sciocco o no. Ecco come è fatto.
In qualche modo correlato, cerca di mantenere le giunzioni con Ts, non con le croci a 4 vie. Non è una regola così difficile, ma succede qualcosa. Con due linee che si incrociano, una verticale e l'altra orizzontale, l' unico modo per sapere se sono collegati è se è presente il piccolo punto di giunzione. Nei giorni scorsi, quando gli schemi venivano sistematicamente fotocopiati o altrimenti riprodotti otticamente, i punti di giunzione potevano scomparire dopo alcune generazioni, o talvolta potevano persino apparire alle croci quando in origine non erano presenti. Questo è meno importante ora che gli schemi sono generalmente in un computer, ma non è una cattiva idea fare molta attenzione. Il modo per farlo è quello di non avere mai un incrocio a 4 vie.
Se due linee si incrociano, allora non sono mai collegate, anche se dopo alcuni artefatti di riproduzione o compressione sembra che ci sia un punto lì. Idealmente connessioni o crossover sarebbero inequivocabili senza punti di giunzione, ma in realtà si vogliono avere meno possibilità di incomprensioni possibili. Fai tutte le giunzioni Ts con punti e tutte le linee di incrocio sono quindi reti diverse senza punti.
Guarda indietro e puoi vedere che tutte queste regole hanno lo scopo di rendere il più semplice possibile per qualcun altro capire il circuito dallo schema e massimizzare la possibilità che la comprensione sia corretta.
C'è anche un altro punto umano su questo. Uno schema sciatto mostra la mancanza di attenzione ai dettagli ed è irritante e offensivo per chiunque si chieda di guardarlo. Pensaci. Dice ad altri "Il tuo aggravamento con questo schema non vale il mio tempo per ripulirlo",
che sostanzialmente dice "Sono più importante di te" . Non è una cosa intelligente da dire in molti casi, come quando chiedi aiuto gratuito qui, mostrando il tuo schema a un cliente, un insegnante, ecc.