原理圖是硬體設計的「藍圖」，PCB 設計與後續驗證的基礎。
一、原理圖的目的
- 表達電路的「邏輯連接」（不是物理擺放）
- 傳遞給 PCB 設計、製造、維修
- 法律上是設計的官方紀錄
二、繪製原則
1. 從上到下、從左到右
訊號流向清晰。
2. 模組化
依功能分頁： - Power（電源） - MCU 核心 - 通訊模組 - 感測器 - 介面 - 電源管理
3. 標準符號
依 IEC 或 ANSI 標準。
4. Net Label（網路名稱）
- 全大寫
- 有意義（如
VDD_3V3、SCL_I2C1） - 跨頁連接用同名 Label
5. 元件標號（Reference Designator）
| 縮寫 | 元件 |
|---|---|
| R | 電阻 |
| C | 電容 |
| L | 電感 |
| D | 二極體 |
| Q | 電晶體 |
| U | IC |
| Y | 振盪器 / 晶體 |
| J | 連接器 |
| TP | 測試點 |
| FB | Ferrite Bead |
三、必備元素
1. 電源符號
清楚標示：VDD、VCC_3V3、VBAT、GND、AGND...
2. 去耦電容
每個 IC 電源腳必有 0.1 µF MLCC + 適當大電容。
3. 上下拉電阻
reset、I²C、未用 GPIO。
4. 測試點
關鍵節點留 test point：電源、時鐘、訊號 sample。
5. 跳線 / DNP（Do Not Populate）
選配電路： - DNP 元件 - 0Ω 跳線 - 切換選項
6. 邊欄資訊
- 設計者
- 版本
- 日期
- 註釋
四、設計檢查（Schematic Review）
自我檢查清單
- [ ] 每個 IC 電源腳都有去耦
- [ ] 每個 GPIO/輸出有適當保護
- [ ] reset 訊號正確（pull-up + button）
- [ ] 振盪器負載電容正確
- [ ] ADC 輸入有抗混疊
- [ ] 電源完整性：dc-dc、LDO 都符合 datasheet
- [ ] 電源排序正確
- [ ] 介面有 ESD 保護
- [ ] 偵錯 / 程式介面（SWD、UART）
同儕審查
- 至少 2 名工程師
- 系統工程師確認
- 製造工程師看 DFM
五、BOM（Bill of Materials）
完整 BOM 包含
- Reference Designator
- Quantity
- Manufacturer Part Number
- Manufacturer
- Description
- Package
- 替代料號（second source）
- 備註
BOM 管理工具
- Altium 的 ActiveBOM
- Octopart、Findchips（搜尋元件）
- AML（Approved Manufacturer List）
六、ERC（Electrical Rule Check）
EDA 工具自動檢查： - 未連接 net - 短路 - 雙重輸出 - 開路輸入 - 電源 / 地對接
七、本章總結
✅ 您應該掌握原理圖設計的：
- [x] 基本繪製原則
- [x] 必備元素
- [x] 自我審查清單
- [x] BOM 結構
- [x] ERC 流程