在前面的几节中我们完成了原理图的绘制,并给每个元器件分配了标号,但在我们将原理图发送给相关的人员进行Review、或正式生成网表做PCB的布局布线之前,我们还需要认真检查一下,原理图设计中是否有什么错误,一个不起眼的小问题,有可能会导致你后面的所有工作都白费,影响到项目的进度,甚至整个产品在市场上的竞争力。

一种检查方式就是翻来覆去多看几遍,我以前做工程项目设计的时候都是将原理图打印到纸上,对照元器件的数据手册、参考电路一遍遍检查,以确保不会有任何设计上的问题,但自己设计的图上出现的错误很多时候自己很难看出来,对于新手来讲,则由于工具还不熟悉,自己认为正确的连接,但实际上是不正确的,可以借助工具帮助我们检查一部分不符合某些规则的错误或风险。

从电学的观点来看,我们这张简单的原理图是正确的。所有的电线似乎都连接正确。电源端口看起来也连接正确。在一个小的示意图中,像我们目前正在做的,不会出什么差错。但当我们开始研究更大、更复杂的电路时(我们很快就会讲到),出错的风险就会增加。在正式使用PCB布局编辑器(Pcbnew)继续工作之前,我们能够识别和纠正任何错误是至关重要的,这也是电气规则检查(ERC)功能的目的。

这个过程就是ERC - Electrical Rule Check,缩写为ERC。


现在让我们继续尝试,在我们简单的LED和电阻电路中。 从顶上导航栏菜单 - “检查”中选择“电气规则检查ERC”按钮:

从菜单执行ERC

或直接点击顶上工具快捷栏中的。。。。按钮

从菜单执行ERC

这将弹出ERC对话框,该对话框为空。

ERC窗口

点击“执行”按钮,得到下面的信息

ERC信息显示

ERC的条目

执行ERC的结果

要开始检查,单击Run按钮。ERC将完成它的工作,并产生一个错误列表(如果有的话)。在我的例子中,它确实产生了两个错误,如图8.41所示:

检查器返回了同一个错误的两个实例: ErrType(3):引脚连接到其他一些引脚,但没有引脚驱动它

为了帮助我们找到和修复错误,它还使用绿色箭头在原理图中标记了错误的位置。这可能是我在KiCad中遇到的最常见的错误之一。错误消息本身可能没有多大意义,但它很直接。KiCad抱怨电路没有电源。它“知道”每个电路都需要一个电源才能运行,但在这个电路的情况下,它找不到电源。 即使我们有一个5V和GND符号,这些必须明确标记为电源,以满足ERC规则。虽然对于刚接触PCB设计的人来说不是很直观,但如果你仔细想想,它还是有意义的。

一般来说,电路包含传递信号(如来自模拟传感器的电压)和电源(如来自电池的电流)的导线。KiCad需要能够将两者区分开来,作为设计师,我们有责任明确地标记示意图。

让我们继续,通过将来自5V和GND符号的电线标记为电源线来修复ERC的错误。接下来,我还会用“net”这个词来表示电线。net这个词在KiCad中被广泛使用,现在开始习惯它是很好的。 让我们进入原理图,将光标放在5V符号附近,并键入“A”键,这样我们就可以添加一个新符号。符号选择器将出现(图8.42)。在过滤器中输入'pwr',以更快地得到我们正在寻找的东西。PWR_FLAG符号在'power'库中。

单击“OK”将PWR_FLAG符号添加到原理图中。靠近5V符号位置,并连接到连接电阻和5V符号的网。您现在应该有类似于图8.43中的示例。

我们现在拥有的是与以前完全相同的符号(LED、电阻、GND和5V符号)的电路。但是现在,我们已经明确告诉KiCad, LED和GND之间的网,以及电阻和5V之间的网传递功率。PWRFLAG符号不是“真实的”,在某种意义上,它们没有将出现在我们的PCB中的足迹。可以将它们视为为KiCad提供操作所需信息的标记或说明。 用错误消息将PWRFLAG符号连接到两个网络应该可以修复这些错误。让我们验证。通过单击ERC按钮(在图8.34中标记为16)再次运行ERC,然后单击“Run”。这两个错误应该被清除,并且在原理图中应该没有绿色箭头。您的原理图应该如图8.44所示:

现在这个简单的原理图是正确的,我们可以通过将原理图符号(您在图8.44中看到的D1和R1符号)与我们将在布局编辑器(Pcbnew)中工作的占用相关联来继续。

在原理图中最后剩下的事情是检查电气错误。 KICAD的电气规则检查器(ERC)无法确保原理图中的设计将工作,但它可以检查一些常见的连接问题,如未连接引脚,两个电源输出短路,或者电源输入,或者无法通过任何通电的电源输入。它还检查其他一些错误,如没有注释的符号和网格标签中的拼写错误。要查看电气规则的完整列表并调整其严重性,请转到“原理图设置”→“电气规则”→“违规严重程度”。在开始布局之前运行ERC是一个好主意。

通过单击顶部工具栏中的ERC按钮,

然后单击“运行ERC”来检查电气规则检查。

即使在这种简单的原理图中,KiCad也发现了两个潜在的错误。错误列在ERC窗口中,箭头指向原理图中的违规位置。在ERC窗口中选择违规突出显示相应的箭头。 可以忽略违规行为(对于当前的ERC运行)或排除(从所有未来的ERC运行)通过右键单击每个错误消息。但是,即使它们不是实际的设计错误,它通常值得解决违规行为,以便获得清晰的ERC报告并避免缺少真正的问题。 在这种情况下,KiCad报告VCC和GND网的“输入功率引脚未驱动”。这是一个常见的KiCad ERC错误。电源端口符号设置为需要电源输出引脚,例如电压调节器的输出,在同一网络上;否则KiCad认为网络是未被驱动的。对于我们自己来说,很明显可以看出,VCC和GND由电池驱动,但有必要在原理图中明确表明告诉KiCad。 电源符号库中有一个特殊的PWR_FLAG符号,用于通过告诉KiCad实际驱动网络来解决此问题。将此符号添加到VCC和GND网并重新运行ERC。当ERC通过没有任何违规行为的情况时,该原理图已完成。