“引腳是原理圖符號中最重要的對象，在繪制引腳時，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)絡的所有電氣類型的引腳，并根據(jù)錯誤矩陣檢查它們的組合。

例如：默認情況下，將兩個輸出引腳連接在一起將導致錯誤。（這是有道理的，因為一個輸出可以為高電平，另一個輸出可以為低電平，從而導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)手冊是一個很好的開始。

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（不能不連接）

數(shù)字和模擬輸出引腳為輸出（對于數(shù)字引腳，僅當引腳具有推拉功能或具有內(nèi)部上拉或下拉網(wǎng)絡時才使用此功能。）

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）

多個電源輸出引腳不能連接（避免電源短路）

未連接（NC）用于符號中對應封裝中沒有功能的引腳。（您可以將它們設(shè)為不可見以減少混亂，但不要把它們疊在一起，這樣它們會相互連接。）

NC 引腳在 KiCad 中仍然可以連接，但在 ERC 中會出現(xiàn)錯誤。請注意，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)用于具有高阻抗狀態(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，都會產(chǎn)生 ERC 錯誤。 它實際上應該只用于強制用戶為具有軟件可配置引腳的元件制作的特定符號。一個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，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，但他們不會被迫這樣做。）

另一個例子是通用連接器的符號。這里寬松的替代方案是被動的，但未指定也是一個合乎邏輯的替代方案，因為符號設(shè)計者不知道連接器代表什么。

輸入引腳需要被驅(qū)動

標記為輸入的引腳需要連接到可以驅(qū)動它們的引腳。 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（電源）輸出引腳

如果您有多個需要并聯(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)為被動類型

隱藏的電源輸入引腳

另一個特殊情況是隱藏的電源輸入引腳。在KiCad中，所有的電源符號（網(wǎng)絡標簽）都是全局的。不要在電源符號以外的任何應用中使用不可見的電源輸入引腳，因為它們限制了您使用符號的方式。（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。）

引腳什么時候是“電源輸入”或“電源輸出”

如果某個引腳是電源消耗者，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)（保險絲、濾波器的電感器等），都需要使用電源標志。 電流流動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應引腳的電位差。 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引腳，情況就會變得棘手。在這種情況下，應優(yōu)先考慮電源輸入。（因為如果沒有向公共引腳提供外部電源，整個電路將無法工作。）

審核編輯 黃宇