“引腳是原理圖符號(hào)中最重要的對(duì)象，在繪制引腳時(shí)，可以選擇引腳的電氣類型，比如輸入、輸出、高阻等。本文將介紹引腳電氣類型的含義及其應(yīng)用。”

引腳的電氣類型有什么用？

電氣規(guī)則檢查 (ERC) 使用引腳的“電氣類型”來判斷您是否犯了明顯的錯(cuò)誤。ERC的功能非常有限，它所做的只是讀取連接到特定網(wǎng)絡(luò)的所有電氣類型的引腳，并根據(jù)錯(cuò)誤矩陣檢查它們的組合。

例如：默認(rèn)情況下，將兩個(gè)輸出引腳連接在一起將導(dǎo)致錯(cuò)誤。（這是有道理的，因?yàn)橐粋€(gè)輸出可以為高電平，另一個(gè)輸出可以為低電平，從而導(dǎo)致電源和接地之間發(fā)生短路。）

如何選擇正確的類型？

為了使 ERC 盡可能有效，需要注意為引腳分配正確的電氣類型。 元器件的數(shù)據(jù)手冊(cè)是一個(gè)很好的開始。

為元件供電的引腳（vcc、gnd、vss...）是電源輸入。

數(shù)字和模擬輸入引腳是輸入。

輸入引腳必須被驅(qū)動(dòng)（不能不連接）

數(shù)字和模擬輸出引腳為輸出（對(duì)于數(shù)字引腳，僅當(dāng)引腳具有推拉功能或具有內(nèi)部上拉或下拉網(wǎng)絡(luò)時(shí)才使用此功能。）

輸出引腳不能與其他輸出引腳或雙向引腳連接（避免可能的短路）

某些總線引腳（i2c 的 sda）是雙向的

根據(jù)當(dāng)前系統(tǒng)狀態(tài)，任何可以處于輸入或輸出狀態(tài)的引腳。

無源器件的引腳和始終僅連接到其他無源器件的引腳是無源的

旨在為其他設(shè)備供電的引腳使用電源輸出（DC/DC 轉(zhuǎn)換器的輸出引腳、電壓調(diào)節(jié)器等）

多個(gè)電源輸出引腳不能連接（避免電源短路）

未連接（NC）用于符號(hào)中對(duì)應(yīng)封裝中沒有功能的引腳。（您可以將它們?cè)O(shè)為不可見以減少混亂，但不要把它們疊在一起，這樣它們會(huì)相互連接。）

NC 引腳在 KiCad 中仍然可以連接，但在 ERC 中會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤。請(qǐng)注意，堆疊的 NC 引腳是互相連接的。

集電極開路用于集電極開路或漏極開路輸出（需要外部上拉的輸出引腳）

發(fā)射極開路用于發(fā)射極開路或源極開路輸出（需要外部下拉的輸出引腳）

三態(tài)用于具有高阻抗?fàn)顟B(tài)（高 Z）的輸出引腳，此類引腳具有以下可能的狀態(tài)。

高 -> 低阻抗連接至高信號(hào)電壓（大多數(shù)情況下為正電源電壓）

低 -> 低阻抗連接至低信號(hào)電壓（大多數(shù)情況下為 GND）

高 Z -> 與任何東西都沒有聯(lián)系。（高阻態(tài)）

根據(jù)配置既可以是輸入也可以是輸出的引腳（典型的 GPIO 引腳）可以標(biāo)記為雙向或未指定。

“未指定”vs雙向引腳

KiCad 的引腳有一種 “未指定” 類型。 無論該類型的引腳連接到什么，都會(huì)產(chǎn)生 ERC 錯(cuò)誤。 它實(shí)際上應(yīng)該只用于強(qiáng)制用戶為具有軟件可配置引腳的元件制作的特定符號(hào)。一個(gè)典型的例子是微控制器的 GPIO 引腳。 還有一種更寬松的設(shè)置替代方案。 您可以將這樣的 GPIO 引腳設(shè)置為雙向引腳。 這削弱了 ERC，但允許用戶直接使用原理圖中的符號(hào)，并且仍然可以利用它。 （用戶仍然可以為最終配置創(chuàng)建更具體的符號(hào)，但他們不會(huì)被迫這樣做。）

另一個(gè)例子是通用連接器的符號(hào)。這里寬松的替代方案是被動(dòng)的，但未指定也是一個(gè)合乎邏輯的替代方案，因?yàn)榉?hào)設(shè)計(jì)者不知道連接器代表什么。

輸入引腳需要被驅(qū)動(dòng)

標(biāo)記為輸入的引腳需要連接到可以驅(qū)動(dòng)它們的引腳。 任何不是輸入或電源輸入引腳的器件都可以起到此作用。

連接多個(gè)（電源）輸出引腳

如果您有多個(gè)需要并聯(lián)的輸出引腳或電源輸出引腳，那么您可以做出選擇。

讓 ERC 提示連接多個(gè)電源輸出引腳

只將其中引腳之一設(shè)為輸出類型，其余引腳設(shè)為被動(dòng)類型

隱藏的電源輸入引腳

另一個(gè)特殊情況是隱藏的電源輸入引腳。在KiCad中，所有的電源符號(hào)（網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽）都是全局的。不要在電源符號(hào)以外的任何應(yīng)用中使用不可見的電源輸入引腳，因?yàn)樗鼈兿拗屏四褂梅?hào)的方式。（使用多條電源線變得不可能。連接不可見影響了原理圖的審查。）

引腳什么時(shí)候是“電源輸入”或“電源輸出”

如果某個(gè)引腳是電源消耗者，則該引腳是電源輸入。如果它提供電源的話，就是電源輸出，如 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、LDO 的輸出…… 電源標(biāo)志用于告訴ERC，該引腳不是電源輸出就是電源輸入。如果使用通用連接器供電，或者無源元件與電源串聯(lián)（保險(xiǎn)絲、濾波器的電感器等），都需要使用電源標(biāo)志。 電流流動(dòng)的方向本身并不能決定它是否是電源輸入。您還需要考慮引腳的電位及與其對(duì)應(yīng)引腳的電位差。 現(xiàn)在讓我們看看具有更高正電位的引腳。如果電流流出則為電源輸出，否則為電源輸入。對(duì)于更低電位的引腳，電流方向正好相反。 電流從正電位引腳流入負(fù)電位引腳 -> 兩者都是電源輸出。

如果電源輸出與電源輸入需要共用一個(gè)引腳，情況就會(huì)變得棘手。在這種情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮電源輸入。（因?yàn)槿绻麤]有向公共引腳提供外部電源，整個(gè)電路將無法工作。）

審核編輯 黃宇