智能硬件开发的元器件选型之原理封装-燚智能周教授

原理封装

元器件，画原理图的时候要有一个符号，这个符号就是原理图封装，代表这一个元器件。其包含三个大的部分：形状、文字、引脚。（配图：电阻电容电感、二极管、20脚左右的方形的芯片的原理封装）

元器件封装

形状，就是原理封装的外形，像电阻用长方形、电容用两横、电感用螺旋形、芯片用方块来标识，都是约定俗成、能够一眼就看明白的形状和图案。本身没有电气性能的任何意义，仅仅用来让看图的人能够一看看明白这是个什么东西。

如果说用两横来代表电阻，长方形来代表电容行不行？从道理上讲是可以的，也能把项目做出来，但是看的人就不明白了。不管是形状和命名规则还是编号的前缀，这些都有习惯的规矩，按照这些规矩来画图，图纸就可以放之天下皆标准，不管哪国的工程师都看得懂了。（配图：电阻电容电感、二极管、20脚左右的方形的芯片的原理封装）

对于内部封装了多个功能的元器件，尽量能够把核心功能都画出来。图画的标准了，看图和改图的人就轻松，直接对着图看，都可以不用看元器件规格书。所以这里一定要画的精确一些，重要的一定要画上，没有的一定不能有，不要引起误导。例如，某些共模滤波器自带TVS管，那就要把TVS也画上去，而不是仅仅只画一个滤波器。MOS管都有寄生二极管且在选型的时候需要考虑寄生二极管的耐压值，是个重要的参数，因此MOS管的封装上也会画有这个二极管。（配图：带tvs的工模滤波器、带二极管的mos管）

对于芯片类的形状，没有必要也不太可能把内部功能都画出来，那么可以用线条把功能区域框出来，以文字的形式注明这一块是做什么的。

文字，也是用来展示这颗元器件的基本属性，十分有利于提升设计效率和避免出错。例如我们自己设计的产品，有些精密一些的大量使用0201的元器件，有些尺寸大一些的就使用0402的元器件。如果同样都是电阻，0201和0402的形状看起来是一样的，那就区分不出来了，很有可能会在实际应用中误把0201的料用在大尺寸电路板上，导致成本上升和生产效率的下降。因此我们把不同封装的电阻，标注了不同的文字。其形状都是长方形，但是标注的文字有0201、0402、0603的区别，设计者一眼就可以看出来自己有没有用错。虽然说通过小心和复查也能找的出来这样的问题，但是好的方法可以减少很多后续的时间浪费。

对于芯片来讲，各个芯片都是个方块，看起来更没什么区别了，因此更要通过文字来写明这颗芯片型号，功能等信息。

一颗元器件，产生对外的功能的唯一出口，就是引脚。因此，虽然引脚画出来就是一根线，带了个文字描述，但是引脚是原理图封装的重头戏，所有电气特性均集中体现在引脚上。引脚的主要参数：编号、名称、其他。编号相当于人的身份证号，名称相当于人的名字。根据身份证号可以找到某个固定的人，根据名字则找不到，但是大家平时找熟人的时候都是记他的名字，而不是记他的身份证号。同样的道理，你要在几百个引脚的BGA芯片中找某一个特定的引脚的时候，要去找它的身份证号。如果你只是要看图，看看名字就好了。

引脚编号，可以是纯数字编号，例如一颗电阻只有1脚和2脚。普通的16pin QFN元器件一般是1-17，通常是按照顺时针或者逆时针排列。BGA封装的一般用字母+数字来标注，例如A1、B3、N10、AB32等，意思是A排1列、B排3列等。也可以是纯字母的编号，例如MOS管的G、S、D，三极管的b、c、e等。

对于只有一两个脚、且没有方向性的元器件（没有固定的方向、正反都能焊接），如电阻、陶瓷电容、电感，没有必要在乎哪个标1哪个标2。对于超过2个脚或者有方向性的元器件，规格书会提供每个脚的编号名称。一定要按照规格书的描述来写引脚的编号！PCB封装会根据引脚编号来对应焊盘编号，一旦标错了，建出来的封装就错了！

这里仔细的读者会有疑问了，为什么16pin的元器件有17个脚呢？这是因为QFN芯片外面有一圈16个焊盘，肚子底下还有一个接地焊盘呢。对于某些连接器，有定位柱，需要在板子上开个孔，或者有三四个接地焊盘，这些并不是有明显的电气含义的引脚，但是也需要做到原理图封装上去，因为PCB封装上会有写着，而原理图封装的引脚数量和PCB要对的上。对于很多卡座或连接器来讲，实际用到的只有三四个脚，但封装上看起来可能会有十多个脚。

引脚名称，是这个引脚的名字。虽然没有电气特性，但是从名字上能够直观的看出来这个脚有什么用。例如RST=reset，INT=interrupt，EN=enable，VDD=voltage of device等等。每个功能都会有其缩写的名字，几乎不会有重复，因此只要看多了引脚名字，不需要去翻规格书，就能知道这个脚是干什么用的。芯片厂家一般都很严谨的，不会乱标名字。

其他功能，例如输入还是输出，对于大部分开发者来讲用不着，不用模拟、不用自动布线，引脚的输入输出特性可以不用太在意，毕竟只看名字也知道这根线是什么功能。每个软件都会有一些别的参数定义，例如id号等，一般和画图没什么太大关系。先牢记上面的编号和名称，就可以保证原理图准确无误了。

引脚在封装上的排列顺序：

把图案画好、名字标注好、引脚也标注好名字和编号，再把引脚排列在图案的周围，一个原理图封装就建成了。只要引脚编号不变，不管你怎么移动，怎么摆放，整个芯片的电气特性都不会变。因为原理图只是“原理”，并不是“实物”。对于芯片引脚数量少的，可以随便排列。对于数量多的，一般按照区域来划分排列。对于几百上千个引脚的芯片，则直接把形状切割成好几块，每一块是一个方块，代表某个功能，这个功能对应的引脚放在这一个方块上。因此有时候会看到一些大芯片，在原理图上有好几页，但实际上在PCB里面只是一颗芯片罢了，并不是有几颗芯片。

有时候为了好画图，把引脚之间的间距调大一些，这个没什么问题。但是最好不要把引脚的顺序做的明显和参考原理图上的不同。想想看，谁对芯片最熟悉？那肯定是谁做的芯片，谁最熟悉了。芯片原厂对芯片的熟悉度是远高于设计公司的工程师的，因此在产品做第一次设计的时候，为了减少设计风险，通常我们会把初版原理图给芯片原厂去检查一下，看看有没有设计错误。如果你把芯片的封装大改一通，原厂看起来就很不习惯了，很容易产生错看漏看的情况。可见做开发设计，首先要保证严谨性。

燚智能周教授

原文来自：燚智能硬件开发网-燚智能周教授开讲智能硬件开发实战派