Amaç

​

Şemalar; devreleri tasarlama, inşa etme ve sorun giderme haritamızdır. Şemaların nasıl okunacağını ve izleneceğini anlamak, herhangi bir elektronik mühendisi için önemli bir beceridir. Devre şematik diyagramları, devre tasarımlarınızı başkalarına sunmanın bir yolunu sunar. Sunduğunuz bilgilerin açık ve net olması çok önemlidir. Bu makale size bazı basit şema örneklerini anlatacak ve ardından kendiniz için iyi şemalar üretmeyle ilgili temel konuları tartışacaktır. Bu belge size tüm şemalarınızı tam olarak nasıl tasarlayacağınızı söyleyemez; devrenizin en iyi sunumunu yapmak için her bir tasarımda kendi kararınızı kullanmanız gerekecektir.

​

Giriş

​

Elektronik tasarım mühendisleri; fikirlerini PCB kartından, PCB montaj üreticisine götürmek için birçok farklı görevi yerine getirir. Ancak yapmaları gereken en önemli görevlerden biri şematik bir çizim oluşturmaktır. 

 

Elektronik tasarımın kendisi kadar şematik bir çizim de önemlidir. Şematik, diğer mühendisler ve PCB üretim uzmanları tarafından okunacaktır. Bu nedenle açık, özlü ve doğru olmalıdır.

 

Profesyonelce üretilmiş bir şema, tasarımın amacını, işlevini ve hedeflerini kolayca iletir.

​

Günümüzde tasarımcılar Altium, Orcad, Allegro, Pads, Kicad, Tinycad, Express PCB vb. gibi sayısız EDA (elektronik tasarım otomasyonu) aracı kullanıyor. Bu tasarım araçları, mantıksal ve bağlantı hatalarını sürekli olarak izledikleri için şematik devrelerin hatasız olmasını sağlar. 

​

Elektrik sistemlerinin tasarımı, kurulumu ve sorun giderme; mühendislere, montajcılara ve teknisyenlere birlikte çalıştıkları sistemlerin görsel bir temsilini vermek için çeşitli çizimlerin kullanılmasını gerektirir.

​

Elektrikli ekipman ve devre genellikle bir sistem içindeki çeşitli bileşenleri ve bağlantıları temsil eden semboller ve çizgiler olarak ifade edilir. Bir elektrik devre çizimindeki karmaşıklık düzeyi, amaçlanan amaca ve çizimle çalışan personele bağlı olarak değişecektir.

​

Tasarım mühendisleri ve teknisyenler karmaşık devreleri kurmak ve sorun gidermek için şemaları kullanırken, tesis operatörleri dağıtım sistemlerinde anahtarlama işlemlerini kolaylaştırmak için blok diyagramları kullanır. 

 

Çeşitli tipteki elektrik devre çizimlerinin nasıl okunacağını ve yorumlanacağını bilmek, tüm elektrik/elektronik çalışanlarının görevlerini etkin bir şekilde yerine getirebilmeleri için sahip olmaları gereken temel bir beceridir.

​

Bir elektrik devresi çizimindeki semboller ve çizgiler, elektrik sistemlerini tasarlamak, inşa etmek ve sorunları gidermek için ilgili herkesin anlaması gereken bir dili konuşur. Şimdi bu dil hakkında bilgiler vermeye çalışacağım.

​

Şematik Nedir?

​

Bir PCB projesi için ilk şey şematik tasarımınızla başlar. Tamamen parçaların ve bakırın fiziksel yerleşimi ile ilgili olan bir PCB yerleşiminden farklı olarak, şematik daha teoriktir ve bileşenlerin elektriksel olarak nasıl bağlandığını açıklar.

​

Ohm yasasını, süperpozisyon teoremini vb. dönüşümleri öğrenmeye başlamadan önce, bir devre şemasını nasıl okuyacağınız ve çizeceğiniz temel bir anlayışa ihtiyacınız vardır. Bir şema; bilgi iletmek olduğu için, iyi bir şematik bunu hızlı, net ve düşük bir yanlış anlama şansı ile yapar.

​

Pekala şema, şematik veya şematik diyagram nedir? Bu sorunun cevabına gelelim.

 

"Şematik veya şematik diyagram, bir sistemin öğelerinin gerçekçi resimlerden ziyade soyut, grafik semboller kullanan bir temsilidir."

​

Elektrik mühendisliği alanında öğrenilebilecek sınırsız miktarda bilgi var gibi görünüyor. Bir elektrik mühendisi için en temel becerilerden biri şemaları okuma ve oluşturma yeteneğidir. Şematik diyagram, elektrik bileşenleri arasındaki ara bağlantıları gösterse de, kablolama şeması ile karıştırılmamalıdır.Kablolama şeması, adından da anlaşılacağı gibi, gerçek kablolama aşamasında kullanılır.

​

Şematik diyagramın önemi nedir?

​

Şematik, PCB tasarımının önemli yönlerinden biridir. İyi bir şema, çeşitli elektronik bileşenler arasındaki elektrik bağlantılarını açıkça gösteren iyi yapılandırılmış bir devre şemasını gösterir. Ayrıca, teknik olarak doğru ancak kalabalık bir şemanın, tasarımcıların kafasını karıştırabileceği için hala kötü olduğu belirtilmelidir.

Devredeki bağlantıların izini sürdüğü için şemalar son derece değerli bir sorun giderme aracı olabilir.

 

Şematik çizimde temel bilgiler

​

Bir şema, genellikle şemanın iletmeyi amaçladığı bilgilerle ilgili olmayan tüm ayrıntıları atlar ve anlamaya yardımcı olan gerçekçi olmayan öğeler ekleyebilir. Mesela; elektronik devre şemasında, sembollerin yerleşimi PCB' deki devredeki yerleşime benzemeyebilir. Bunun amacı; şemanın anlaşılır olmasını sağlamaktır.

​

Çeşitli nedenlerle şemalar oluşturulabilir. Bu durumda kullandığınız araçlar çizdiğiniz şemaların türüne bağlıdır; 

​

Simülasyon için şema çizimi:

 

Bir rapor, makale veya blog yazısı için bir şeyler çiziyorsam, odak noktam daha çok, devreyi simüle etmek veya inşa etmek için gerekli ayrıntıları içermeyen, temiz, profesyonel bir görünüme sahip bir sunumdur.

 

Elektrik devrelerinin simülasyonu için, şematik oluşturabileceğiniz ve aynı zamanda ilişkili bir net listesine sahip olacak bir araca ihtiyacınız olacak. 

 

Örneğin, SPICE simülatörlerinin kullandığı netlist dosyaları genellikle diyagram hakkında bilgilerin yanı sıra modelleme ve simülasyon bilgilerini de içerecektir. Genel olarak, başarılı bir şekilde simüle etmek için devrenin özelliklerini biraz daha derine inmeniz gerekecektir.

​

Elektronik bir cihaz tasarımı için şema çizimi:

​

Breadboard veya PCB ( baskılı devre kartı ) gibi bir devre oluşturmanız gerekiyorsa, şemayı fiziksel bir PCB layout' a bağlayabilen bir araç kullanmak isteyeceksiniz. Bu durumda en popüler çizim programları ORCAD ve Altium Designer' dır.

​

Genellikle şemamı oluşturarak başlarım. Bunu bir araya getirdiğimde, bir bulmaca gibi devre tahtası üzerinde çalışmaya başlıyorum. Şematik diyagramlar , elektrik veya mekanik yerleşimin düzenini göstermek için semboller kullanır. Tabiki şematik tasarıma geçmeden önce şemada kullanmaya karar verdiğiniz komponentlerin sembollerini hazırlamanız veya kullandığınız şematik programının kütüphanesinden benzer bir komponentten devşirerek yeniden hazırlamalısınız. Bazen bu tür şematik sembolleri sağlayan bazı sitelerden direkt olarak sembolün kendisini de bulup kullanabilirsiniz.

​

Şematik çizmenin iki yönü vardır. Orijinali çizmek veya değişiklik yapmak. Bir sembol kütüphaneniz yoksa değişiklik yapmak çok daha kolaydır. Şemayı nasıl yapacağınız, onunla ne yapacağınıza bağlı olacaktır. 

​

Web üzerindeki başka sitelerden alınan sembollerde genellikle şemayı karmaşıklaştıracak sembol pin yerleşimleri olmaktadır. Bu durumda kullandığınız komponentin datasheet' inde yer alan devre sembol yerleşimini kullanmanızı tavsiye ederim. Bunun nedeni devre şemasını hazırladığınızda duru ve anlaşılır bir şemaya bakmaktır. Bu size veya şematiği inceleyen diğer bir mühendise kolaylık sağlayacaktır.

​

Şematik diyagram, aktif bileşenler, pasif bileşenler ve konektörler gibi farklı bileşen türlerinden oluşur. Aktif bileşenler arasında transistörler, diyotlar, mantık kapıları, işlemci IC, FPGA, Op-amp'ler vb. bulunur. Kondansatörler, indüktörler ve transformatörler gibi bileşenlere pasif komponentler denir.

​

PCB' niz için kolay, anlaşılır ve üretime yardımcı olacak bir şema geliştirmekte gerekli temel adımlar

​

Bir mühendis tarafından çizilen bir fikrin ilk anlayışı, genellikle çok kaba bir taslak olmasına rağmen, genellikle şematik bir diyagram şeklindedir. Mühendis tasarım için fikirleri tamamladıktan sonra, bitmiş bir şematik diyagramı hazırlamak tasarımcının sorumluluğundadır. 

 

Bir tasarım mühendisi, endüstride ve bireysel şirket uygulamalarında kullanılan kabul edilen tüm çizim standartlarından haberdar olmalıdır. Sıklıkla, mühendisin taslağı bu standartları karşılayacak şekilde hazırlanmayacaktır. Şematik diyagramlar, diğer birçok elektronik diyagram gibi, ANSI, JIC ve IEEE gibi gruplar tarafından oluşturulan standartlara göre çizilmelidir.

​

PCB' niz için kolay, anlaşılır ve üretime yardımcı olacak bir şema geliştirmekte gerekli temel adımlar aşağıda verilmiştir;

​

1. Tasarımınıza Genel Bakış İçin Blok Diyagramları Oluşturun

Blok diyagram, elektronik tasarımınızı bir sistem tasarımcıya tanıtmanın iyi bir yoludur. Tasarım mimarisine basit bir genel bakış işlevi görür ve sistem mühendisine veya diğer bir tasarımcıya, tasarımınızın ne yaptığını anlaması için bir referans çerçevesi sunar. 

 

Blok diyagram, donanım tasarımınızın sistemlerini ve alt sistemlerini özetlemelidir. Blok diyagramların üretilmesi kolaydır. Okuyucuya yardımcı olmak için, blok diyagramın her bölümünün şematik çizimin uygun bölümüne giden bir sayfa numarasına sahip olduğundan emin olun.

 

Genellikle ORCAD ve Altium da blok diyagramlar oluşturulabilir. Eğer Visio gibi bir programa sahipseniz; blok diyagram daha kolay çizilebilir. Çizilen bu blog diyagram şemanızın içindekiler sayfasından sonra ikinci sayfanızda yer almalıdır.

​

2. Her Devre Hattını (Net) Etiketleyin

Şematik çizim sadece elektronik tasarımınızın görsel bir sunumu değildir, aynı zamanda sizin ve başkalarının hata ayıklama ve simülasyon çalışmaları için kullanacağınız bir araçtır. Bu önemli görevleri gerçekleştirmek için şemada tüm devre hatlarının etiketlenmiş olması gerekir. Bu, zaman alıcı bir görev gibi görünse de, ileride faydalı olacaktır.

 

Her devre hattı (net) amacı ile etiketlenmelidir. Bazı mühendisler devre hatlarını etiketlemenin isteğe bağlı olduğunu düşünse de bu görev size ve diğerlerine çok zaman kazandıracaktır.

​

3. Şemanızı Olabildiğince Bilgilendirici Yapın

Şematik çiziminizi aşırı basitleştirmeyin. Bunun yerine, mümkün olduğunca ayrıntılı olun. Aşırı basitleştirilmiş ve kısaltılmış şemaları takip etmek zordur. 

 

Başka bir mühendis veya PCB montaj evi şemanızı takip edemezse, elektronik tasarımınızı yeniden üretemeyebilirler. 

 

Şemanız birçok sayfayı kapsıyorsa, sorun değil. Genel şematik, blok diyagramlar da dahil olmak üzere, sayfadan sayfaya organize, okunması kolay bir şekilde akmalıdır.

​

4. Tüm Pinleri ve Konnektörleri Tanımlayın

Şematik bir çizim, bilgi ile yoğundur. Bileşenlere, konnektörlere, pinlere ve daha fazlasına sahiptir. 

 

Okuyucunun bir pin ile bir konnektör arasında ayrım yapabildiğinden emin olun. Konnektörler etiketlenmeli ve pinler sırayla yerleştirilmelidir. Unutmayın, tasarımınızın içini dışını biliyorsunuz. Ancak diğer insanlar işlerini yapmak için şemanızı kullanacaklar. Bu nedenle, basit, açık ve anlaşılması kolay hale getirin.

5. Elektronik Tasarım Notlarınızın Kaydını Tutun

Tasarım notları, ekibinizin tasarımınızda ustalaşması için yararlıdır. Notlarınızın kaydını tutmalısınız. Aslında, önemli olanlar şematik üzerinde dipnot olarak veya şematik ile birlikte verilen bağımsız bir belgede not edilmelidir. 

 

Bir şematik çizime hangi notlar dahil edilmelidir? Bileşen seçenekleri, lojik tablosu ayarları, güç kaynağı konuları ve daha fazlası.

Bir şematik çizim, bir elektronik tasarımın amacını açıkça belirtmelidir. Ekibinizin takip etmesi kolay olmalıdır. Profesyonel bir şematik çizim üretirseniz, tasarımınızın yeniden üretilmesi, anlaşılması, simülasyonu ve hatalarının ayıklanması daha kolay olacaktır.

6. Doğru Şematik Tasarım Araçlarını Kullanın

Temel elektronik tasarımların şemaları elle çizilebilir. Ancak, birçok parça veya yüzeye montaj bileşeni kullanan karmaşık bir tasarımınız olduğunda, profesyonelce yapılmış bir şemaya sahip olmak faydalıdır. 

 

Tüm PCB tasarım yazılımları şema üretme yeteneğine sahip değildir. Bu nedenle, PCB tasarım yazılımınızın profesyonel bir şematik çizim üretme yeteneğine sahip olduğundan emin olun.

​

​

Şematik tasarımda anlaşılabilirlik ve karmaşıklık

​

Elektronik tasarım dünyasında iyi şemalar vardır ve bir de kötü şemalar vardır. Fark nihayetinde basit bir soruya gelir - birisi şemanıza göre devrenizi hemen anlayabilecek ve sorun giderebilecek mi, yoksa şemanızı okumak sadece daha fazla kafa karışıklığına neden olacak mı? 

​

Şemada netlik ve okunabilirlik

​

Birçok öğrenci veya tasarımcı, bir şematik çizim aracı kullanıyorlarsa, otomatik şematik kontrol başarılı olduğunda veya ayıklanmış bir devre hattı(net) listesini simüle edebildiklerinde şemanın bittiği görüşündedir. Ne yazık ki bu, okunabilirliği sağlamak için yeterli olmaktan uzaktır. 

 

Gelecekteki bir rapora şemaları dahil etmeyi düşünüyorsanız, bir şematik yakalama aracıyla oluşturduğunuz tüm şemaların mümkün olduğunca insan tarafından okunabilir olması gerektiğini varsayarak başlamak iyi bir fikirdir.

​

Şematik tasarım sanatsal bir süreç olarak görülmelidir, çünkü her tasarımcı, benzer bileşenleri tek ve aynı yönde gruplayarak, polarize bileşenleri tek bir sıra veya sütunda gruplayarak bileşen yerleştirme sırasında uygun sevgi ve özen göstermelidir. Bağlantı yolları ve Entegre Devreler (IC'ler) gibi diğer bileşenleriniz için PCB yerleşim tasarımına geçerken nefes alacak bir alan sağlamak gerekir.

​

Şemada karmaşıklık

​

Çok fazla bileşenli, bileşenlerin yanlış yerde olduğu veya spagetti kablolamalı bir şemayı aşırı karmaşık hale getirmek çok kolaydır.

​

Hiyerarşiyi kullanımı, karmaşıklığı ortadan kaldıran çözüm türlerinden biridir. Hiyerarşinin dikkatli kullanımı, her şematikteki bileşenlerin sayısının azaltılmasına izin vererek tasarımın daha kolay takip edilmesini sağlar. Hiyerarşide daha yüksek seviyelerde devre hatları basitleştirilebilir.

​

İyi şemalar size devreyi gösterir. Kötü şemalar onları deşifre etmenizi sağlar.

​

Bunun bir de insani yönü daha var. Özensiz bir şema, ayrıntılara dikkat eksikliğini gösterir ve ona bakmasını istediğiniz herkesi rahatsız eder ve aşağılar. Şirketi aşağılatır. Bunu düşün. Bu yaptığın şeyle; "Bu şematikle insanları çileden çıkarman haricinde; onların bu şemayı temizlemek için harcadığım zamana değmez" sözünden de pay alacağını unutmamalısın. Bu yapılan şey, akıllıca bir şey değildir. Neden mi? Örneğin burada ücretsiz yardım istemek, şemanızı bir danışmana ücret karşılığında göstermek istemek! gibi durumlara sizi düşürebilir.

​

Yine kötü şemayla başınıza gelebilecek diğer bir durum da şudur;

​

Böyle olması gerektiğini düşünseniz de düşünmeseniz de, her şema tasarımızda şema kalitenize göre değerlendirilirsiniz. Çoğu durumda, insanlar da size söyleme zahmetine girmezler. Sadece farklı bir soruyu yanıtlamaya devam edecekler; notu bir basamak yükseltebilecek ya da başka birini işe alabilecek bazı iyi noktalar aramayacaklar. İlk düşünecekleri şey "Bu ne pislik!" olacaktır. Sizin ve işiniz hakkında düşündükleri diğer her şey bu ilk izlenimle renklenecektir

​

​

PCB şematik diyagramı çizme yönergeleri

​

Şemanın bir sonraki amacı, devrenizde hata ayıklamaktır. Bu (bir PCB kartı yerleşim çizimi ile birlikte), sinyalleri izlemek ve voltajları kontrol etmek ve neyin yanlış olduğunu bulmak için yol haritanızdır.

​

Şematik üzerindeki sinyaller akıyor mu ve kolayca takip edilebiliyor mu? Yoksa hangi pimin hangi pime bağlandığını bulmanın zor olduğu bir yere geçip geri mi dönüyorlar? Burada birkaç düşünce şekli var.

​

Teknisyenler, özellikle saçları ağarmış olanlar, tüm devre veya alt sistemin şemasını tek bir sayfada tutmayı tercih eder. D boyutunda bir çizim olup olmaması umurlarında değil. PC kartındaki her sinyali görmek isterler ve birden fazla sayfayı çevirmek ve hangi sinyallerin nereye gittiği konusunda endişelenmek zorunda kalmazlar. Yaklaşımdaki mantığı kabul etsem de bu çizim tarzını sevmiyorum.

​

Tasarım tek bir B boyutlu sayfayı aşarsa, tercihim birden fazla sayfa kullanmak ve şemayı mantıksal alt sistemlere bölmek. Bunu aşağıda daha fazla tartışıyorum.

​

Bana göre, “Okuması kolay mı?” bir şemanın son ve en önemli yönüdür. Yukarıda tartışılan her şey bu ifadeye gelir. Şematik bu amaçlar göz önünde bulundurularak çizilirse faydalı ve profesyonel görünecektir.

​

Devre tasarımcısının nihai iletişim şekli şematik olduğundan, bu size yansıyacaktır.

​

İşte size bir başlangıç ​​noktasına ulaşmanıza yardımcı olacak yıllar boyunca kullandığım bazı yönergeler.

​

"Unutmayın, işe girdikten sonra büyük olasılıkla şirketinizin özel gereksinimlerine uyum sağlamanız gerekecek." Veya belki de kültürlerini değiştirmek için mücadele edebilirsiniz.

 

Aşağıdaki sözleşmelerin tümü bir standart kapsamında değildir ve bazıları en katı yorumlardan sapabilir.

Bazıları sadece seçicidir, ancak diğer birçok kişi tarafından çizilen şemaları gözden geçirdiğim bir işim var, bu yüzden bu süreci verimli hale getirmek için tüm tasarımcıların aynı temel kuralları izlemesini sağlamaya çalışıyorum, böylece ne çizdiklerini çabucak anlayabiliyorum.

​

Başarılı bir tasarım elde etmek için aşağıdaki standart şematik yönergeleri izleyebilirsiniz; 

​

Sayfa boyutu seçimi

​

Tasarım araçlarının çoğu farklı sayfa boyutları sunar. Genellikle araçlar sayfa boyutunu A4 olarak seçer. Ancak, çeşitli diğer sayfa boyutlarının da mevcut olduğuna dikkat edilmelidir. Tasarımcılar, devre tasarımlarının boyutuna göre boyutu seçmelidir.

​

Sayfa adlandırma kuralı

​

Devre şemasının mantıksal blokları sayfalarla ayrılmalıdır. Sayfalar A, B, C vb. harfler veya 01, 02, 03 vb rakamlar kullanılarak isimlendirilebilir. Bunu yaparak sayfaları alfabetik veya sayısal sıraya koyabiliriz. Böyle bir adlandırma kuralının iki örneği aşağıda gösterilmiştir.

​

• A_Blok Şeması

• B_Güç kaynağı

• C_MCU arayüzü

• D_Memory arayüzü

• E_Revizyon geçmişi

​

veya

​

• 01_Blok Şeması

• 02_Güç kaynağı

• 03_MCU arayüzü

• 04_Memory arayüzü

• 05_Revizyon geçmişi

​

Blok diyagramlar ve revizyon geçmişi, çoğu tasarımcı tarafından zamandan tasarruf etmek için genellikle göz ardı edilir. Ancak, şemayı anlamaya çalışan diğer tasarımcılar için çok yardımcı olabilirler. Ürün tabanlı kuruluşların çoğu, bu tür tüm protokolleri ve düzenlemeleri zorunlu kılar.

​

Sayfa Title Block' u

​

Bir diğer önemli kural da devre şemasına bir isim vermek ve devrenin üzerine adınızı eklemek, devre şemasının daha profesyonel ve yetkin görünmesini sağlayan Title Block'tur.

​

Sayfa Başlık Bloğu (Title Block), şematik sayfanın genellikle sağ alt kısmında bulunur. Sayfa boyutu, güncelleme tarihi, revizyon, sayfa numarası, devrenin adı/işlevi ve şirket sorumluluk reddi gibi gerekli tüm ayrıntıların doldurulması iyi bir uygulamadır. 

​

Grid ayarı

​

Tasarımcının doğrudan bir gereksinimi olmasa da, aracın bazı referanslara sahip olması gerekir. Bu nedenle grid sistemi izlenir. Grid' e sahip olmak, tasarımcının parçalara doğru bir şekilde referans vermesine ve bağlantılarını doğru yapmasına yardımcı olur. Devre bileşenleri ve bağlantıları her zaman grid üzerindeki noktalarda olmalıdır. Bu, analiz sırasında devre hatlarının(nets) araştırılmasına yardımcı olur.

​

Notlar/Yorumlar

​

Tasarımcılar devre ile ilgili gerekli yorumları yazmalıdır. Notlar, bağımsız belgelere veya şematik sayfalara yazılabilir. Genellikle, karmaşık tasarımlar için notlar ayrı bir sayfada sağlanır. Not örnekleri, jumper durumu, PCB yerleşim kısıtlamaları/yönergeleri vb. olabilir. 

​

Bir Şematik Diyagram, bir devrenin dokümantasyonu olarak tasarlanmıştır. Bu nedenle, kullanılabilecek herhangi bir basit denklemi dahil etmenizi şiddetle tavsiye ederim. Buna LED akım hesaplamaları, filtre köşe frekansları vb. dahildir. Çalışmanızı gösterin, böylece şemayı okuması gereken bir sonraki kişi kolayca kontrol edebilir.

​

"Yorumlar arkadaşınızdır. Anahtar öğelerin metinle vurgulanması, hata ayıklamada çok zaman kazandırabilir. Genellikle yazılım (örn. adresler, bit konumları) ve güç tasarımı (mevcut tipik/maks, voltaj) ile ilgili şeyleri yorumlayın."

​

Şematik belge içindekiler tablosu

​

İçindekiler, şematik belgede bulunan konuları listeler. Bu sayfaya sahip olmak, tasarımcıların karmaşık ve büyük bir tasarımda belirli bir modülü kolayca bulmasına yardımcı olur. Tasarım küçük ve basitse bu atlanabilir. 

​

Revizyon Geçmişi

​

Revizyon geçmişi, tasarımda yapılan değişiklikleri içerir. Bu belge, yapılan değişikliklerin tarih ve açıklaması, yazarın ve hakemin adı, varsa inceleme yorumları gibi bilgileri içerir. Revizyon geçmişi genellikle devre şemasının ilk veya son sayfasına yerleştirilir. Şematik revizyon geçmişi ilk sayfada içindekiler kısmıyla aynı sayfada olursa daha iyi takip yapılacaktır.

​

Blok diyagram

​

Blok diyagram, tasarım ve sinyal akışındaki farklı modülleri temsil eder. Bu, gözden geçirenin, inceleme amacıyla tasarımı anlamasına büyük ölçüde yardımcı olur. 

​

Elektronik tasarımındaki blok diyagram, şemanızın genel görünümünü ve mimarisini gösteren ve tasarımın sistemlerini ve alt sistemlerini özetleyerek okuyucunun devre fonksiyonunu hızlı bir şekilde anlamasına ve tanıtmasına yardımcı olan en iyi referans materyali olarak görülür.

​

Donanım tasarımınızı devrenize bakan ve inceleyen herkese tanıtmak için genel blok diyagram yanında kesinlikle güç kaynağının blok diyagramını kullanmak, çoğu tasarımcının ihmal ettiği başarılı yöntemdir.

​

​

Hiyerarşik şematik tasarım

​

Tasarım karmaşıksa ve çok sayıda modül içeriyorsa hiyerarşik bir tasarıma sahip olması tercih edilir. Hiyerarşik şema, bir modülden diğerine sinyal akışını açıkça gösterir. Hiyerarşik şemada ilgili modüle tıklayarak her modülün ayrıntılı bir görünümüne erişilebilir.

​

Bileşen Sembolleri

​

Bir şemadaki bileşen sembolleri, montaj işlemi sırasında baskılı devre kartına (PCB) lehimlenecek olan fiziksel bileşenleri temsil eder. 

 

Bazen, viyalar veya test noktaları gibi PCB yapılarını da temsil edebilirler.

​

Bileşen sembolleri genellikle, ne tür elektrik bileşenleri olduklarını gösteren endüstri standardı bir şekil veya çizimdir, ancak bazen pimli bir dikdörtgenden başka bir şey değildirler. 

 

Dirençler, kapasitörler, indüktörler, diyotlar ve transistörlerin tümü, aşağıda kısaca ele alacağımız standart sembollere sahiptir.

​

Bileşen sembollerinde her zaman elektrik bağlantılarının yapılabileceği bir veya daha fazla pin bulunur. Her şematik sembol pininde, fiziksel bileşen çizimine karşılık gelen bir numara bulunur. Tek bir elektrikli bileşeni tanımlamak için bir veya daha fazla sembol kullanılabilir. 

 

Birçok pime sahip bileşenler, genellikle basitçe okunabilir şemalara izin vermek için çoklu şematik sembollerle temsil edilir.

​

Birden çok sembolle tanımlanan bir parça durumunda, aynı fiziksel bileşene atıfta bulunan her bölümlenmiş sembol, aynı referans tanımlayıcısını paylaşır.

​

Bileşen referansı

​

Genel olarak kullanılan elektronik bileşenlerin adlarını ve herhangi bir şematikte kullanılan ilgili referans göstergelerini gösterir. Tanımlayıcılar, IEEE standardına göre atanır. Bileşenlerin standart referans tanımlayıcılarıyla adlandırılması önerilir. Ayrıca, şematik sembolleri belirtmek için her zaman büyük harfler kullanın.

​

Birkaç malzeme için aşağıdaki gibi bileşen referansı örneği verilmiştir;

​

Direnç............................R

Kondansatör..................C

diyot/LED.......................D

Zener diyot....................Z

Direnç Ağı......................Rn

indüktör/Ferit Boncuk.....L

IC(Entegre Devre).........U veya IC

transistor........................Q veya T

Trafo..............................TR

Konnektör......................J

Röle...............................RL vb.

​

Her Zaman Aynı Komponent Tipi İçin Aynı Sembolü Kullanın

​

Bu sizin ilk şematik çiziminizse, şematik semboller çizmenin birkaç farklı yolu olduğunu bilmek sizi şaşırtabilir. Bunların hepsi, dünyanın hangi tarafında yaşadığınıza ve hangi standardı takip etmeyi planladığınıza bağlıdır.

​

Şematikte her şeyi düzenli ve tutarlı tutmak için, aynı cihazı temsil etmek için her zaman aynı sembolü kullanın. Örneğin, şemanıza bir IEEE direnci ve bir Avrupa IEC direnci yerleştirmek sadece kafa karışıklığına yol açacaktır.

​

Şemanızı çizmeden önce, bilinen tüm elektrik sembollerini gözden geçirmek için zaman ayırın ve bunları projelerinizin her birinde tutarlı bir şekilde kullanın

​

Güç ve toprak sembolleri

​

Güç ve topraklama pinlerinin sembolleri şematik tool' da tanımlanmıştır. Kartta negatif voltajlar olabileceğinden, voltajları '+' işaretiyle göstermek her zaman iyi bir fikirdir. 

 

Tasarımcılar, voltaj seviyelerini ve silikon içindeki bölümlerini temsil etmek için standart ve tutarlı bir kural izlemelidir. 

 

Örneğin, +3.3V_IO, +3.3V_DG, +3.3V_AN +1.8V_Core, +1.2V_LVCore, +2.5_Vref vb.

Benzer şekilde, tahtada farklı türde gösterimler bulunabilir.

​

Sayfa dışı bağlantı 

​

Okunabilirliği artırmak için, tasarımcılar normalde ağları şematik olarak adlandırır. Bu, sinyal aynı sayfaya bağlanacağı zaman işe yarar. Ağı farklı bir sayfada bulunan bir pine bağlamak isteniyorsa, sayfa dışı bağlayıcı sembolü kullanılmalıdır.

​

Sinyal akışı gösterimi

​

Devre şeması sayfasında, sinyal sayfanın sol tarafından sağ tarafına doğru akar. Herhangi bir güç ve toprak bağlantısı, sayfanın üst veya alt tarafında gösterilir. Tasarımcıların bunu akıllarında tutmaları ve bileşenleri buna göre tutmaları önerilir.

​

Şematik diyagramın birincil amacı, devrenin kolayca analiz edilmesini sağlayarak parçalar arasındaki işlevsel ilişkileri göstermektir. Genel olarak, şematik, blok ve mantık diyagramları gibi, "yukarıdan aşağıya" olmasına rağmen, girişin sol üst tarafa gelmesi ve çıkışın çizimin sağ alt taraflarından çıkmasıyla soldan sağa okunacak şekilde düzenlenir.

​

Sembollerin önemi

 

Bazıları oldukça ezoteriktir ve belirli disiplinlerin dışında nadiren kullanılır. Doğru sembolü kullanmanız gerektiğini söylemeye gerek yok, ancak çoğu kuruluşun bu kuraldan saptığı yaygın bir örnek, lojik sembolleridir.

​

  Çok dikkatli olmanız gereken bir alan kapasitör sembolleridir. “Polarize” ve “polarize olmayan” kapasitörler vardır. Polarize kapasitörler (Alüminyum veya Tantal Elektrolitik) ters polarma yapıldığında hasar gördüğünden, bunları ayırt etmek çok önemlidir. Hasar, kapasitörün "gürültülü" olmasına ve sonunda başarısız olmasına neden olur.

​

Net' lerdeki bağlantı veya çapraz geçiş

​

Hangi devre hatlarının bağlandığını ve hangi çapraz geçişin kritik olduğunu ayırt edebilmek çok önemlidir. Bağlantıları netleştirmek için “nokta kuralı” geliştirilmiştir. İki net kesişmişse ve nokta varsa bu durumda bu iki net birbirine bağlı demektir. İki net ten birisi diğerinin üzerinden yarım çember şeklinde üzerinden geçiyorsa iki net birbirine bağlı değil anlamına gelir. Farklı şematik tool' da farklı bağlantı şekilleri de sunulabilir.

​

Test Point (Test noktası) kullanımı

​

Belki gerçekten şematik bir konu olmasa da, özellikle bir prototip üzerinde çalışıyorsanız, bir tasarımın parçalanmasına ilişkin hükümler dahil edilmelidir.

​

Bu, her birinin ayrı ayrı test edilebilmesi için alt devreler arasına bir jumper veya sıfır ohm direnç eklemek kadar basit olabilir.

​

  Bununla birlikte, bazı analog devrelerin belirli yük empedansları gerektirdiğini unutmayın, bu nedenle devreyi sürdüğü şeyden ayırırsanız, uygun yükü eklemek için bir hüküm eklemek isteyebilirsiniz.

Ayrıca, testi kolaylaştırmak için test noktaları (skop sondalarını, sinyal kaynaklarını vb. bağlamanın bazı araçları) devrenize eklenmelidir (yine, öncelikle prototipler için). 

 

Yukarıdaki ayırma işleminin yapılmadığı birçok prototipte bu yaygın bir hatadır ve kritik bir sinyalin bir çipin altında veya bir iç katmanda gizlendiğini ve ona güvenilir erişim sağlayamayacağınızı keşfetmekten daha sinir bozucu bir şey olamaz. Bu durumda bir test noktası veya bir 0 ohm kullanımı hayat kurtarıcı olacaktır.

​

Net isimlerini makul ölçüde kısa tutun

​

Yazılımınızın 32 veya 64 karakterlik net adlar girmenize izin vermesi, yapmanız gerektiği anlamına gelmez. Yine, mesele açık olmakla ilgilidir. İsmin olmaması bilgi değildir, ancak birçok uzun isim dağınıktır ve bu da netliği azaltır. Arada bir yerde iyi bir takas var. Örnek; "CLOCK", "CLK" 

​

Malzeme Listesi oluşturma için ileriyi düşünün.

​

İlk günlerinizde bile bir tür parça numarası sistemi geliştirmek, bir MRP sisteminiz olmasa bile ayrıntılı ürün reçeteleri oluşturmanıza olanak tanır. Her parça tipi, ana parça listenizdeki bir girişe karşılık gelen, şemanızda gizli bir öznitelik olarak ayarlanmış benzersiz bir kimliğe sahip olmalıdır. Ayrıntılı BOM.

​

Güç te bir sinyaldir!

​

Eskiden, otomatik olarak VCC veya GND olarak adlandırılacak olan 'gizli' güç / topraklama pimlerine sahip bir şema çizerdiniz. Örneğin Orcad'da bir sembol oluşturduğunuzda bu hala bir seçenektir. Bu güç bağlantılarını saklamayın! Göster onlara! Özellikle günümüzün çoklu güç alanları, yüksek güç yoğunluğu, yönlendirme, baypas, döngü alanı vb. tasarımları göz önüne alındığında.

​

"Güç elektroniği  ve EMC konusunda çok uzun yıllar çalışmış birisi olarak şunu söyleyebilirim ki; Güç o kadar önemlidir ki, zamanınızın en az 1/3' ünü güç tasarımına harcamazsanız, başka bir iş alanı düşünmelisiniz."

​

Kuplaj ve dekuplaj kapasitörlerinin gösterimi ve kullanımı

​

Kuplaj ve dekuplaj kapasitörlerini kullanarak Giriş ve Çıkış Sinyallerinizi filtreleyin. 

 

Genel olarak, güç kaynakları sabit değildir ve esas olarak mikrodenetleyici kartlarına güç verirken devreye zarar verebilecek dalgalanan bir çıkış voltajı sağlar. Bu nedenle devrenizi saf DC besleme sağlayacak şekilde tasarlarken güç kaynağına paralel ve yakınına bir kondansatör eklemelisiniz. Bu durumda bu kondansatöre ayrıştırma veya dekuplaj (DECOUPLING) KAPASİTÖRÜ denir. Bu dekuplaj kondansatörü kaynaktan şarj olmaya başlar ve Vcc voltaj seviyesine ulaşıldığında kondansatör üzerinden akım geçmez. Dekuplaj kondansatörü, kaynaktan voltaj seviyesinde bir düşüş olana kadar bu yükü koruyacak ve tutacaktır.

​

Özetlemek gerekirse, dekuplaj kapasitörlerinin, değerlerinin düşük frekanslı gürültüde 1 µF ila 100 µF arasında ve yüksek frekanslı gürültüde 0,01 µF ila 0,1 µF arasında olması gereken DC sinyallerinden AC'yi ayırmak için gelen sinyallerin yararlı olduğunu unutmayın. . Ancak, çıkış sinyalleri için kuplaj kapasitörleri kullanılır. Baypas kapasitörleri, saf ve daha temiz bir DC sinyali elde etmek için bir DC sinyalinden AC gürültüsünü çıkarmak için kullanışlıdır.

​

Paralel olarak bir kutucuk içinde kullanılacak IC' nin pinlerinin yakınında gruplanarak gösterilmelidir. Uygun açıklama notları eklenmelidir.

​

Şemaların yalnızca elektriksel bağlantı için yapıldığı ve yerleştirme ile ilgili olmadığı kuralının bir istisnası varsa, o zaman bu, kapasitörleri ayırmak içindir. Bu bileşenler, entegre devreler gibi hassas bileşenler için bir kaynaktan gelen sinyali yumuşatmanız gerektiğinde çok önemlidir. Bir şematik üzerine ayırma kapakları yerleştirirken, bunları fiziksel bir PCB yerleşiminde yanına yerleştirilecekleri bileşene yakın olarak yönlendirdiğinizden emin olun. Bu, başka bir mühendisin bir grup kapasitörün amacını hızlı bir şekilde anlamasına yardımcı olacaktır.

​

Kolay Yazdırılabilirlik için Şemanızı Tasarlayın

​

Her zaman standart bir kağıda kolayca yazdırılabilen ve gözden geçirilebilen şemalar çizmenizi öneririz. ABD'de bu 8,5” x 11” olacak ve Avrupa'da 210 mm x 297 mm ölçülerinde A4 boyutlarının kullanıldığını göreceksiniz.

​

Şemalarınızı neden bu boyutla sınırlandırıyorsunuz? Çünkü mühendislerin dev çizim masalarına sahip olduğu günler geride kaldı. Çoğu kişinin yalnızca standart sayfa boyutlarına sahip yazıcılara erişimi vardır ve monitörünüzün ve klavyenizin yanına sığabilecek tek bir sayfa yazdırmak daha kolaydır.

​

Bu boyut kısıtlaması nedeniyle, şematik bölümlerinizi kaydırmaya gerek kalmadan kolayca görüntülenebilir tutmak için gerekirse birden fazla şematik sayfa kullanmanızı öneririz. Şemanız yazdırılmamış olsa bile, kendi işlevsel şematik bloklarıyla bir PDF'deki birden çok sayfa arasında sayfa açmak, tek bir dev sayfanın etrafında manuel olarak kaydırma yapmaktan daha kolaydır.

​

Direnç gösterimi

​

Dirençler son derece yaygın elektrik bileşenleridir. Uluslararası standart onları sadece bir dikdörtgen olarak gösterse de, ABD'de genellikle zikzak bir çizgi olarak gösterilirler. Şematikte her şeyi düzenli ve tutarlı tutmak için, aynı cihazı temsil etmek için her zaman aynı sembolü kullanın. Örneğin, şemanıza bir IEEE direnci ve bir Avrupa IEC direnci yerleştirmek sadece kafa karışıklığına yol açacaktır.

​

İyi şema masıl çizilir?

​

Horowitz ve Hill, “The Art of Electronics” adlı kitabında, iyi şemaların çizilmesi için aşağıdaki temel kuralları tanımlamışlardır:

​

• Şematikteki tüm pin numaralarını, parça değerlerini, polariteleri, sinyal adlarını, parça model numaralarını vb. etiketlemelidir.

• Her parçanın ayrı bir adı olmalıdır, örneğin, R1, R2, C1, U1, U2, vb. Ayrıca her parçanın değeri belirtilmelidir - örneğin, C1'in 2nF olduğunu belirtin.

• Tüm hatlar ve bileşenler yatay ve dikey olarak hizalanır.

• Her zaman bir cihaz için standart sembolü kullanın. Birden fazla standart sembol kullanılabiliyorsa, her zaman tutarlı olun ve bir çizim içinde aynı sembolü kullanın.

• Eğer devrenizde konnektör kullanıyorsanız konnektörü şematikte gösterdiğinizden ve konnektörün her iki tarafı için tüm pin numaralarını etiketlediğinizden emin olun.

• Pin numaralarını bir sembolün dışına ve sinyalleri bir sembolün içine etiketleyin.

• İyi bir şema, devre fonksiyonlarını netleştirir. İşlevsel alanları farklı tutmaya çalışın.

• İyi şema örneklerini görmek için ticari uygulama notlarında, ders kitaplarında vb. çizilmiş şemaları inceleyin.”

​

Devrenin çalışmasını anlamak ve problemlerin giderilmesi için iyi çizilmiş bir şematik diyagram çok önemlidir. Zayıf ve belirsiz çizilmiş bir şematik diyagram tehlikelidir çünkü devrenin çalışmasında karışıklık yaratır. Birkaç kural ve taktiği aklımızda tutarak, iyi ve karışıklıktan uzak bir şematik çizebiliriz, kısa sürede kötü bir şema çizebiliriz. İyi ve düzgün bir şekilde çizilmiş bir şematik diyagram, zamandan ve ayrıca kaynaklardan tasarruf sağlar.

​

Diğer maddeleri de aşağıya ekleyebiliriz;

​

• Şematiklerin çizilebilmesi için genel prensipler vardır, şemalar net olmalıdır. Bu nedenle pin numaraları, parça değerleri, polariteler vb. karışıklığı önlemek için açıkça etiketlenmelidir. 

• İyi bir şema, devre fonksiyonlarını netleştirir. Bu nedenle fonksiyonel alanları farklı tutun; sayfada boş alanlar bırakmaktan korkmayın ve sayfayı doldurmaya çalışmayın. 

• Pin numaralarını bir sembolün dışına, sinyal adlarını iç tarafa etiketleyin.

• Dört hat bir noktada bağlanmamalıdır; yani teller kesişmemeli ve bağlanmamalıdır.

• Hatları bağlamak için, onları göstermek için bazı kurallar vardır. Bağlanan hatlar kalın siyah bir nokta ile gösterilirken, kesişen ancak bağlanmayan hatlar nokta yoktur. Altium' da aynı nokta civarında ayrı ayrı hatta nokta şeklinde bağlantı benimsenmiştir. Sanırım bunun nedeni siyah bağlantı noktası altında bazen iki hattın şekilsel olarak bağlı görülüp aslında bağlı olmamasıdır. Fakat şunu söyleyebilirim; şema bitiminde zaten DRC yaptığınızda çıkan "warning" ve "error" bilgileri size bu konuda zaten yardımcı olacaktır.

• Genel olarak daha yüksek voltajları yukarıya, daha düşük voltajları aşağıya ve mantıksal akışı soldan sağa koymak iyidir. Bu açıkça her zaman mümkün değildir, ancak en azından bunu yapmak için daha yüksek düzeyde genel bir çaba, devreyi şemanızı okuyanlara büyük ölçüde aydınlatacaktır.

• Güç bağlantıları, pozitif voltaj için yukarı ve negatif voltaj için aşağı olmalıdır

• IC'lerin pimlerini, ÇİPTEN NASIL ÇIKTIĞLARINI DEĞİL, işlevleriyle ilgili konumlarda gösterin. Pozitif güç pinlerini üste, negatif güç pinlerini (genellikle toprak) alta, girişleri sola ve çıkışları sağ tarafa koymaya çalışın.

• Elbette bu her zaman makul ve mümkün değildir. Mikrodenetleyiciler ve FPGA'lar gibi genel amaçlı parçalar, kullanıma bağlı olarak giriş ve çıkış olabilen ve hatta çalışma zamanında değişebilen pinlere sahiptir. En azından, özel güç ve topraklama pinlerini üste ve alta yerleştirebilir ve muhtemelen kristal sürücü bağlantıları gibi özel işlevlerle yakından ilişkili pinleri bir araya getirebilirsiniz.

• Şematik programları genellikle hatlara güzel okunabilir adlar vermenize izin verir. Tüm hatların muhtemelen yazılımın içinde adları vardır, yalnızca siz açıkça ayarlamadığınız sürece varsayılan olarak bazı standart formatta isimler kullanırlar(Örn. Net00015 vb.).

• Net isimlerin bir başka iyi nedeni de kısa yorumlardır. Bazen netlere isim veririm ve sonra sadece o netin amacının ne olduğu hakkında hızlı bir fikir vermek için isimlerini gösteririm. Örneğin bir netin "5V" veya "MISO" olarak adlandırıldığını görmek devreyi anlamada çok yardımcı olabilir. Birçok kısa net bir ada veya açıklamaya ihtiyaç duymaz ve ad eklemek, dağınıklık nedeniyle ortamı aydınlatacağına daha fazla zarar verir. Yine, bütün mesele açıklıktır. Devreyi anlamaya yardımcı olduğunda; anlamlı bir net adı gösterin veya yararlı olmaktan çok dikkat dağıtıcı olacağı zaman vermeyin.

• Yazılımınızın 32 veya 64 karakterlik net adlar girmenize izin vermesi, illa yapmanız gerektiği anlamına gelmez. Yine, asıl nokta açıklık ve net olmaktır. İsimsiz netler (NO NAME nets) hiçbir bilgi değildir, ancak birçok uzun ad karmaşıktır ve bu da netliği azaltır. Arada bir yerde iyi bir nüans vardır. Sadece "CLOCK", "CLK" veya "8MHZ" aynı bilgiyi iletecekken aptallık edip "PIC'ime_8MHz_saat" gibi komik şeyler yazmayın. Önerilen pin adı kısaltmaları için bu ANSI/IEEE standardına bakın.

• Net adları ve pin adları için tümüne büyük harf kullanın. Pin adları, veri sayfalarında ve şemalarda neredeyse her zaman büyük harfle gösterilir.

• Dekuplaj kapaklarını parçaya göre göster Dekuplaj kapasitörleri, amaçları ve temel fizikleri nedeniyle ayrıştırdıkları parçaya fiziksel olarak yakın olmalıdır. Onları böyle göstermeniz uygun olacaktır. Bazen bir köşede bir grup dekuplaj kapasitörü olan şemalar gördüm. Elbette bunlar düzende(layout) herhangi bir yere yerleştirilebilir, ancak bunları IC'lerine yerleştirerek en azından her bir kapasitörün amacını gösterirsiniz. Bu, uygun ayrıştırmanın en azından düşünüldüğünü, tasarım incelemesinde bir hatanın yakalanma olasılığının daha yüksek olduğunu ve daha büyük olasılıkla, düzenleme yapıldığında kapasitörün aslında amaçlanan yerde sona erdiğini görmeyi daha fazla kolaylaştırır.

• İyi şemalar size devreyi gösterir. Kötü şemalar tasarımcıyı deşifre etmenizi sağlar. Bunun bir de insani yönü daha var. Özensiz bir şema, ayrıntılara dikkat eksikliğini gösterir ve ona bakmasını istediğiniz herkese bir tahriş ve hakarettir. Bunu iyi düşünün. 

• Şematik çizimi topluluk önünde konuşmaya benzetirsek; şematik aracılığıyla başkalarıyla iletişim kuruyorsunuz. Şematik sadece bir grup bağlantı değil, işlevi ve amacı ileten bir dizi ifadedir. Her alt şemayı, açık bir ifade veya işlev olarak görün. Kötü çizilmiş bir şema, okuyucunun onu anlamakta zorlanmasına neden olur. İyi çizilmiş bir şema saniyeler içinde anlaşılır. Şematik bir dildir, onunla iyi konuşmayı öğrenin ve bu durumda herkes onu dinleyecektir. Şematiği kötü yapın ve boş bir odaya konuşacaksınız.Bunu unutmayınız.

• Mühendislik problem çözme ile ilgilidir ve problem çözme iletişim ile ilgilidir.

• Tasarımınızı netliğe yardımcı olacak bir A4 kağıdında tutmaya çalışın.

• Çeşitli arayüzlerin hızlı bir görünümünü elde etmek için her zaman devrenin blok şemasını ekleyin (en önemlisi)

• Minimum font boyutu 12 olmalıdır (Şematik çizerken tercih ediyorum, bununla ilgili endüstri standartlarını bilmiyorum.)

• Pin tipinin doğru olduğundan emin olun. Güç sinyalinin bağlanması gereken pime güç pimi tipi ekleyin

• Şematikte kullanılan her bir dirence Güç ve Gerilim derecesi ekleyin.

• Sinyali iki veya daha fazla sayfaya bağlamak için kullanılan sayfa dışı konektör aynı ağ adına sahip olmalıdır.

• Devre şemaları için standartlar, ülkeye bağlı olmanın yanı sıra bunları kullanan şirkete de bağlı olabilir. Çok büyük şirketler, çalışanları arasında daha fazla verimlilik için kendi standartlarını isteyecektir. Bu özellikle elektromekanik cihazlar için geçerlidir.

• Bileşenler arasındaki çizgiler en kısa yolu izlemelidir.

• Bağlantı hatlarında minimum çapraz geçişler ve hareketler olmalıdır.

• Uzun paralel çizgiler gruplar halinde, tercihen üç grup halinde düzenlenmelidir.

​

Karmaşık devre şemalarını anlamak için ne yapabilirim?

​

Genel olarak, "karmaşık" devreler aşağıdaki başlıklara dayanır. Panik yapmadan araştırma yapmak ve aşağıdaki başlıklara göre hareket etmen yeterli olacaktır.

​

Böl, Parçala ve Yönet:

​

Büyük devreler daha küçük devrelerden oluşur. Örneğin: Blok diyagramları kapsülleme devre şeması seviye açıklamaları. 

 

Ayrıntıları kapsülleyerek üst düzey işlevleri farklı şekillerde ve zihinsel modellerde düşünebilirsiniz.

​

Tasarım Modelleri:

 

Belirli tasarım topolojileri veya fonksiyonel bloklar tekrar tekrar kullanılır.

 

Örneğin: İki bağlantı noktalı ağlar, Thévenin'in kaynakları, diferansiyel yükselteçler, L veya T ağları gibi elektronik filtre topolojileri hepsi tekrar tekrar kullanılır. Herhangi bir analog devre seçin ve bunların yarısı muhtemelen mevcuttur. "Böl, parçala ve yönet" hiyerarşisinde daha yüksek blok seviyelerinde tasarım kalıpları da vardır.

​

Uzmanlık:

 

Büyük alanlar analog elektroniklerdir. Dijital elektronik, karışık sinyal elektroniği, radyo frekansı/mikrodalga (RF/µW) elektroniği , vb. bazıları bağımsız olarak incelenebilir. Genellikle bir alanda diğerlerinden daha fazla çalışırsınız, böylece yalnızca ihtiyacınız olanı öğrenirsiniz.

​

Teori:

 

Her alan, özellikle devre analizi ve davranış tahmini açısından kendi teorisiyle birlikte gelir. Bunlar, elektronik mühendislk öğrencilerilerin okullarının ilk 2 yılında öğrendikleri şeyler olma eğilimindedir ve daha karmaşık devreleri anlamanın temelidir. 

 

Bir noktada teorisiz bir tuğla duvara çarpacaksınız. 

 

Analog için şunları içerir: Kirchhoff'un devre yasaları, Ohm kanunu, Düğüm analizive Mesh analizi. 

 

Dijital için şunları içerir: Boole cebri, De Morgan yasaları, Quine–McCluskey algoritması vb.

​

Deneyim:

 

Devrelerle yeterince uzun süre çalışırsanız, belirli durumlarda devrenin nasıl davrandığına dair bir sezgi kazanırsınız. Teori ile süreç, olmayandan daha hızlıdır. Ancak zaman girilmelidir ve sihirli kestirme yollar yoktur.

​

İçgüdü

​

İçgüdü, tüm şemayı işleyen bir devre olarak görmektir - bazen tüm PCB'yi tamamlamak için şema sayfaları olabilir.

​

Bununla birlikte, dikkat edilmesi veya görülebilmesi gereken önemli şey, şematik veya çizimin gerçekten sadece bir bütün olarak işlev görmek üzere bir araya getirilmiş birçok küçük devrenin bir koleksiyonu olduğudur, ancak her birinin kendi “işi” veya işlevi vardır; anlamak ilk bakışta göründüğü kadar göz korkutucu değil.

​

Devreyi belki 'bloklar' olarak görün ve o 'blok'taki bileşenlere bakın - sonunda birleştirilmiş birçok 'devre' göreceksiniz.

​

Çalışan bir devre, örneğin 5 veya belki de 20'ye kadar bileşen içerebilir; 'İşleyen bir devre' dediğimde, tekrarlanabilen veya tamamen kaldırılabilen ve görevi veya işi gerçekleştirmek için birlikte çalışan bir grup bileşeni kastediyorum. 

 

Tasarımınız bir sürü bileşenler içerecektir. Örneğin; Filtreler, Regülatörler, Osilatör devreleri veya herhangi bir ayarlı devre, Mantık kapıları veya tek bir işlevi yerine getirmek için kapı grupları, çizimlerdeki şebeke kaynakları, Transformatörü, doğrultucu devreyi, yumuşatma devrelerini, koruma devrelerini, zamanlama devrelerini görmek için iyidir, koşullu devreler ve benzerleri - tıpkı Güç Kaynağının çıkarılıp çalışmaya devam edebilmesi gibi düşünün-....

 

Önünüzde gördüğünüz o devasa kafa karıştırıcı çizimin çoğunluğu "Bunu kim, nasıl düşündü?" Diye düşünebilir mi? Burada herşey aşamalar halinde yapılır. Bir IC ile başlayın ve pinleri takip edin - tüm çizimi bir kerede deşifre etmeye çalışmak yerine bileşenleri tek bir iş yapan gruplar olarak görmeye çalışın.

​

Simülasyon

​

Devreyi simüle etmeden devre şeması yapabilir miyim? Evet. Devre simülasyon yazılımı yaygınlaşmadan önce “günün sırası” idi. Önce teori çalışılır sonra  bir breadboard üzerinde komponentler takılarak devre denenirdi. Tasarımcılar, düzgün işlemler için gerekli olan devre sabitlerinin kaba hesaplarını yaptılar ve bunlardan bir diyagram çıkardılar ve simülasyon programları ortaya çıktı.

​

Hala çoğu bileşen değeri, kritik frekans veya faz yanıtlarını veya kazancı etkileyen devre sabitleri için hesaplamalar bırakarak, "başparmak kuralı" kullanılarak veya deneyimle belirlenebilir.

​

Simülatörler, tasarımcıya devrelerin "kuru çalıştırmalarını" yapma ve farklı topolojiler arasındaki performansı karşılaştırma fırsatı verir, ancak mühendislik bilgisi ve yargısının yerini alamaz.

​

Ama şunu unutmayalım. Şemanız çizlirken kullandığınız IC' nın uygulamasını kesinlikle simülasyonla deneyiniz. Bu size zaman ve para kazandıracaktır.

​

​

​

Sonuç

​

"Çok kötü çizilmiş şemalar var. Birçok defa 26 yıllık bir mühendis olarak; insanlar benden şemalarının eleştirisini istiyorlar. Bu soru, insanları yönlendirebilecek şematik çizim kuralları ve yönergeleri üzerine tek bir havuz olarak düşüncelerimi içermektedir.

​

Çalıştığım ve danışmanlık yaptığım birçok firmada karşılaştığım problemlerden biri de AR&GE personeli tarafından çizilen şemaların anlaşılır olmamasıdır. Bunun analizi yapıldığında; yukarıda anlatmaya çalıştığım birçok neden olduğunu belirttim. Fakat bunun haricinde çalışan patron ilişkisi kapsamında bazı durumların da işin içine girdiğini belirtmeliyim.

 

Burada şunu belirtmeliyim ki bazı mühendisler kendilerini sağlam bir pozisyona almak için şemaları sadece kendileri anlayacak şekilde bilerek karmaşık bir formatta çizmektedirler. Bu sayede şirketin ona bağımlılığının devamını mecburen sağlamaktadırlar. Hatta bazı mühendisler şema üzerindeki değişiklikleri şema üzerinde yapmak yerine kendi özel listelerinde bulundurmaktadırlar. Bu durumda; şirket içi herhangi bir anlaşmazlık durumunda, bunu koz olarak kullanabilmektedirler. Bazen maaş artırmak için bile bu kozu kullanmaya kadar işi götürebilirler.

 

Pekala son durumda ne yapılmalıdır; tabiki burada bir mühendisin etik değerlere ve vicdanına göre temiz bir tasarım yapması gerekliliğidir. Sen kendine güvenirsen başkaları da sana güvenir. Yani; ancak ve ancak bir mühendis aciz ve kendine güveni yoksa yukarıdaki gibi davranış sergileyebilir."

​

Konumuza gelecek olursak; Şematik diyagram ana çizimdir ve kablo şemalarının, baskılı devre kartı düzenlerinin, mekanik düzenlerin, parça listelerinin ve diğer ilgili çizimlerin hazırlanmasında kullanılır. 

 

Temel olarak, tüm şematik diyagramlarda üç öğe bulunur: bileşenleri temsil eden grafik semboller; bileşen değerlerini, toleransları veya diğer derecelendirmeleri ayrıntılandıran referans gösterimleri ve tüm bileşenler arasındaki ara bağlantılar. 

 

Bu unsurlar, çizimin orijinal düzenini oluşturur ve son çizimde netleştirilir. Bu unsurların net ve doğru olduğundan emin olmak için son çizim kontrol edilmelidir.

​

Bir şematiğe başlamadan önce aşağıdaki en temel soruları kendinize sormanız iyi olacaktır;

​

1- Şematik diyagramın birincil amacı nedir?

2- 100 farklı bileşenden oluşan bir devre için hangi boyutta çizim kağıdı gerekir?

3- Şematikte neden ek diyagramlar kullanılıyor?

4- Şemalar üzerinde bulunan notlarda genellikle ne tür bilgiler yer alır?

5- Girdiyi solda ve çıktıyı sağda almaya çalışmak neden önemlidir?

6- Şemada ne zaman kutular içine alınmış bölümler var ve kutular hangi amaca hizmet ediyor?

7- Güç kaynakları neden ana devreden ayrı çekilir?

8- Son çizim yapılmadan önce kağıt üzerinde deneme çizimi neden gereklidir?

9- Bağlantıları ve geçişleri göstermek için nokta/nokta yok yöntemini açıklayın.

10- Çizimin boyutu ile gerçek devrenin boyutu arasındaki fiziksel ilişki nedir?

11- Çizimin bitmiş sayılabilmesi için hangi öğeler kontrol edilmelidir?

12- Şema çizerken öncelikle hangi kısımlar yapılmalı ve neden?