了解電子設計中創建電路圖的流程

最初發布於 Jan 20, 2026, 更新於 Jan 20, 2026

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電子設計高度依賴繪製電路圖，因為電路圖顯示了如何組裝電路與系統。電路圖透過電氣連線描繪電子系統中各元件之間的連接關係，協助工程師在整體設計流程中進行構思與規劃。不論是簡單電路或複雜電子系統，繪製電路圖都能確保一切正確，便於除錯，並促進製造商與工程師之間的溝通。

本文將說明為何需要繪製電路圖、應採取的關鍵步驟、可使用的工具，以及確保設計成功的最佳做法。

電子學中的電路圖是什麼？

電路圖以圖形方式呈現電子電路，內容包含電阻、電容、二極體與電晶體及其電氣連接。與實際的接線圖不同，電路圖並不顯示零件的實體位置，而是揭示它們在電路中的邏輯連接與互連關係。

透過標準符號，電路圖能簡化最複雜的系統，方便工程師與設計師交流想法。在電子設計中，電路圖也極為重要，因為它能在組裝前就發現問題。

電路圖中的關鍵元件

要繪製結構良好的電路圖，必須正確呈現各種元件。以下是電路圖中常見的關鍵元件：

· 電阻：

電阻在電路中以鋸齒線或矩形表示，用來限制電流流動。

· 電容：

電容以兩條平行線表示，可在電路中儲存與釋放電能，對濾波、穩壓與電壓平滑化至關重要。

· 電感：

電感為線圈狀導線，可儲存磁場能量，常用於濾波器、變壓器及其他儲能裝置。

· 二極體：

二極體以三角形指向一條線表示，顯示電流方向，僅允許電流單向流動並阻止反向電流。

· 電晶體：

電晶體依 NPN 或 PNP 類型有不同的圖示，是切換與放大訊號的關鍵元件。

繪製電路圖的工具

在現代電子設計中，專業軟體可簡化電路圖繪製流程。以下是常用的電路圖繪製工具：

· Eagle PCB：

Eagle PCB 以易用著稱，其直覺的介面與元件庫讓繪製與修改電路圖變得簡單，廣泛應用於業餘與專業電子設計。

· KiCad：

KiCad 為開源工具，適合初學者與資深工程師，提供 3D 檢視、PCB 佈線與電路圖文件化所需的所有功能。

· Altium Designer：

Altium Designer 為高階工具，深受專業工程師喜愛，在同一平台整合模擬、PCB 規劃與電路圖設計，因其進階功能，特別適合高效能與複雜電路。

· OrCAD：

OrCAD 為另一強大的電路圖設計工具，支援模擬、分析與詳細設計，廣泛用於需要精確與複雜電子設計的產業。

精確電路圖設計對 PCB 佈局的重要性

電路圖是印刷電路板（PCB）設計的關鍵環節，直接影響最終 PCB 的效能與可靠性。

工程師可透過繪製精確且詳細的電路圖達成以下目標：

· 減少設計錯誤：

良好的電路圖可減少 PCB 佈局錯誤，零件擺放或連接錯誤可能導致昂貴的設計失誤。

· 改善溝通：

電路圖讓製造商、設計師與工程師之間能夠有效溝通，確保所有人對電路有清晰理解。

· 簡化除錯：

測試出現問題時，電路圖可作為參考，簡化除錯流程，快速定位並修正問題。

繪製電路圖的步驟

以下為繪製電腦設計電路圖的步驟：

· 定義需求：

開始繪圖前，先列出電路所需的所有零件、電源需求與輸入/輸出連接。

· 收集元件：

從所選電路圖設計工具的元件庫中取得所需零件，確保所選零件可採購且符合設計需求。

· 連接元件：

將所有零件放置於電路圖編輯器後，使用連線工具依邏輯連接。遵循接地與訊號走線等標準設計慣例，並確保所有連接正確。

· 驗證連接：

完成設計後，執行電氣規則檢查（ERC）以確保無錯誤，例如未連接的接腳或錯誤連接。許多設計工具內建測試功能以驗證電路圖功能。

· 標註電路圖：

為電路圖中的每個零件加上清晰的名稱、註解與參考編號，有助於 PCB 佈線階段及與製造商溝通時保持清晰。

· 完成並匯出：

確認無誤後，將電路圖儲存為 PCB 設計工具可讀取的格式，通常包括產生網表（netlist），作為 PCB 規劃的輸入。

電路圖設計最佳實踐

遵循以下最佳實踐，確保電路圖設計品質：

· 使用標準符號：

始終使用標準元件符號，讓他人易於理解您的設計。

· 邏輯排列元件：

依功能邏輯排列元件，將相似元件集中，提升可讀性與效率。

· 減少交叉線：

使用標籤或謹慎擺放元件以減少交叉線，使圖面更清晰。

· 加入清晰標籤：

清楚標示所有網路、電源連接與元件數值，確保 PCB 佈線與製造過程清晰。

電路圖設計的應用

電路圖設計在許多產業中都是關鍵環節，以下是一些實際應用案例：

· 航太系統：

工程師使用電路圖設計航太系統的電源管理、通訊與導航電路。航太電路極為複雜且需高度精確，電路圖確保所有元件在危險環境中完美協作，保障安全與效能。

· 電信：

電信公司利用電路圖設計訊號處理、資料傳輸與網路建構電路。即使在行動網路與衛星系統等高頻環境中，設計良好的電路圖仍是可靠通訊路徑的基礎。

· 再生能源系統：

太陽能逆變器與風機控制器等綠能解決方案需詳細電路圖以確保能源轉換與儲存效率。精確的電路圖設計是這些永續系統最佳化與最小能量損耗的關鍵。

· 消費型機器人：

在消費型機器人中，電子系統負責運動、感測與 AI 整合，電路圖設計至關重要。工程師透過詳細電路圖設計可靠處理資料與執行指令的電路，提升現代機器人的實用性。

選擇合適的電路圖設計工具

選擇電路圖設計工具時，應考量您的經驗、預算與專案複雜度。以下為參考要點：

· 易用性：

Eagle PCB 與 KiCad 等工具介面友善，功能實用，適合業餘者與小型專案。

· 進階功能：

Altium Designer 或 OrCAD 提供進階模擬、分析與佈線功能，適合商業與工業級複雜設計。

· 成本考量：

KiCad 等開源工具成本較低且功能齊全；Altium Designer 等高階工具價格較高，但功能更豐富。

電路圖設計的挑戰

電路圖設計可能面臨以下挑戰：

· 元件取得：

部分元件可能難以取得或交期長，影響設計進度。

· 複雜電路設計：

電路日益複雜，維護電路圖變得困難，容易出錯。

· 電源與接地層管理：

高速電路中，電源與接地走線必須正確佈局，否則可能導致效能問題。

繪製電路圖是電子設計的核心技能，能視覺化、規劃並實現電路。透過遵循最佳實踐與使用合適工具，工程師可繪製出精確且實用的電路圖，進而實現成功的 PCB 設計與可靠的電子系統。無論是航太、電信、綠能或消費型機器人，細緻的電路圖設計都是實現高效能創新的關鍵。隨著科技進步，電路圖繪製仍將是電子專業人員必備的核心能力。