电路原理图

关于电路原理图

电路原理图是电子电路的标准图形表示法——元件以标准化符号绘制，以导线连接，提供足够的信息以制作或模拟电路。电子工程师在产品生命周期的各个阶段都会用到它：从初步概念设计、PCB 布局审查，到数据手册文档。Schematex 遵循 IEEE Std 315-1975 / ANSI Y32.2 和 IEC 60617 的元件符号规范。

DSL 有两种模式。网络列表模式（推荐） 采用 SPICE 风格：你列出元件及其连接的节点，引擎会自动完成布局——每一行都是独立的，无需跟踪空间状态。位置模式 用于手动绘制：元件按方向链式排列，类似 Schemdraw。两者都会产生相同的 SVG 输出。对于生成式图表（例如由 LLM 产生），请一律使用网络列表模式——其错误面远小得多。

1. 最小电路示例（网络列表模式——推荐）

最精简的实用电路：一个电压源、一个电阻和一个接地电容——RC 低通滤波器。

三条规则涵盖约 90% 的网络列表用法：

1. 以 circuit "Title" netlist 开头（netlist 关键字启用此模式）。
2. 每一行格式为 componentId nodeA nodeB value——一个元件、它所连接的两个（或多个）命名节点，然后是其数值。
3. 共用相同节点名称的两个元件会被连接在一起。 0、gnd 或 GND 是接地网络（地线符号会自动绘制）。

元件 ID 前缀决定符号：R*→电阻、C*→电容、L*→电感、V*→电压源、D*→二极管、Q*→BJT。当前缀不明确时，加上 type=（例如 X1 a b type=opamp）。你无需计算坐标——引擎会根据连接关系自动推导位置。

注释必须以 # 开头，且单独占一行。

2. 元件

2.1 网络列表模式语法

网络列表行的格式为：

componentId node... [value] [type=…] [label="…"]

位置节点排在最前面；最后一个不像节点名称的标记会成为数值。示例——一个晶体管（4 个节点）和一个电阻：

Q1 c b e npn        # collector, base, emitter nodes + model
Rc vcc c 2.2k       # two nodes + value

可选方向提示。 引擎根据角色自动定向符号（电源朝上、接地朝下、其余水平）。若要调整单一符号，加上 dir=right|left|up|down——连接关系不变，只有符号朝向旋转：

C1 out 0 100n dir=down    # draw C1 as a shunt cap hanging to ground

这是轻量的布局控制层（类似 Lcapy 的逐元件方向设置）：网络列表连接关系做主要工作，dir= 只用于微调外观。若需完整的几何控制，请使用下方的位置模式。

2.2 位置模式语法（手动绘制）

位置模式用于手动以几何方式排列原理图。对于生成式输出，请优先使用网络列表模式——位置模式需要跨行跟踪移动的「光标」，对 LLM 而言容易出错。

命名元件行的格式为：

id: type direction [value="…"] [label="…"]

匿名元件省略 id: 前缀——解析器会自动指定 ID。

R1: resistor right value="4.7k" label="R1"
capacitor down value="100n"

方向为 right（默认）、left、up、down 之一。它控制元件从当前光标位置向哪个方向延伸。

2.3 无源元件

2.4 电源与供电

2.5 半导体——二极管

2.6 半导体——晶体管

2.7 模拟 IC 与运算放大器

2.8 开关与继电器

2.9 机电元件与测量仪器

2.10 连接器与标注

3. 导线与分支

3.1 导线段

wire direction [N] 从当前光标位置向指定方向绘制一段裸线。可选数字设置长度（像素）。

wire right
wire down 40
wire left 20

3.2 使用 at: 跳转光标

at: id.end 将光标移至命名锚点，但不绘制任何内容。用于从已放置的元件处分支。

R1: resistor right value="10k"
at: R1.end
C1: capacitor down value="100n"

命名锚点后缀：end、start。元件 ID 在整个图表中保持不变，因此你可以跳回到任何之前放置的元件。

3.3 接点圆点

放置一个 dot（或使用 net NAME: dot）来标记 T 形接头——三条或多条导线相交的点。没有圆点时，交叉导线会绘制为跨越（无连接）。

R1: resistor right
dot
wire right           # continues from R1.end
at: R1.end
C1: capacitor down   # branches down from the same point

3.4 命名网络

net NAME 声明一个命名网络。net NAME: dot 声明网络并在当前光标位置放置接点圆点，记住该位置。之后，at: NAME 可跳回该网络的锚点。

net VOUT: dot
R2: resistor right value="10k"
at: VOUT
C1: capacitor down value="470n"

3.5 网络标签

label "text" direction? 在当前光标位置放置文本标签。标签不会移动光标。适合用于命名电源轨或跨页连接。

label "VCC" up
label "GND" down

4. 网络列表模式

在标头行的标题后加上 netlist，切换为 SPICE 风格的网络列表解析。自动布局引擎会根据网络连接关系计算元件位置。

circuit "Low-pass filter" netlist

4.1 网络列表行格式

每行格式：ID net1 net2 [net3…] [value] [key=value…]

• ID — 元件标识符。首字母决定默认类型（SPICE 前缀惯例）。
• net1, net2, … — 各引脚连接的网络名称。符合 0、gnd、ground、earth、pe、agnd、dgnd、gnda、gndd、vss 或 com（不区分大小写，可带可选的 _<word> 或数字后缀，例如 gnd_ref、AGND_DIG、EARTH1）的网络名称，全部规范化为接地网络。
• value（可选裸标记）— 元件数值或型号名称。
• key=value（可选）— label=、value=、type= 覆盖。

4.2 SPICE 前缀 → 元件类型

范围说明： Schematex circuit 仅涵盖电气原理图（IEEE 315 / IEC 60617）。液压和气动原理图（ISO 1219）使用截然不同的视觉语法——方向阀包络、油缸符号、压力/回流/泄油线型——本引擎不支持。液压前缀如 EV*（电磁阀）、BOMBA*（泵）、TANK*、DIPOSIT* 会被拒绝，并显示「无法推断类型」错误。

4.3 晶体管型号覆盖

对于 Q 行，结尾的型号名称可覆盖类型：

Q1 c b e npn      # NPN BJT
Q2 c b e pnp      # PNP BJT
M1 d g s nmos     # N-channel MOSFET
M2 d g s pmos     # P-channel MOSFET

对于 D 行，同样适用：

D1 anode cathode zener
D2 anode cathode led
D3 anode cathode schottky
D4 anode cathode photodiode

4.4 网络列表示例

5. 属性

位置模式和网络列表模式都接受以下 key=value 属性：

在位置模式中，元件行内的 at= 等同于前置的 at: 行：

C1: capacitor down at=R1.end value="100n"

6. 标签与注释

• 图表标题： circuit "RC Filter" — 仅限第一行。
• 元件标签： label="R1" 属性——参考标识符，显示在符号旁。
• 数值标注： value="4.7k" — 显示在元件旁边或下方。
• 网络标签： label "VOUT" right — 在当前光标处独立放置的网络标志。
• 注释： # 位于行首（前置空白字符之后）。

7. 保留字与转义

行首保留字（位置模式）： circuit（标头）、at:、net、wire、label。

网络列表模式保留字： 标头规则相同；其他所有行均为 SPICE 元件行。

接地网络别名（仅网络列表模式）： 0、gnd、GND、Gnd、ground、Ground — 全部视为同一节点。

元件 ID 必须符合 [a-zA-Z_][a-zA-Z0-9_]*。包含空白字符的数值必须加引号：value="10 kΩ"。

8. 常见错误

9. 语法（EBNF）

document        = header statement*

-- Positional mode --
header          = "circuit" ( WS quoted-string )? NEWLINE
statement       = blank | comment | component | wire | at | net-decl | label-stmt

component       = ( id ":" WS )? type WS direction? attrs* NEWLINE
wire            = "wire" ( WS direction )? ( WS integer )? NEWLINE
at              = "at:" WS anchor NEWLINE
anchor          = id "." ( "start" | "end" )
                | id                          // net name anchor

net-decl        = "net" WS id NEWLINE         // declare net only
                | "net" WS id ":" WS "dot" NEWLINE  // declare + place dot

label-stmt      = "label" WS quoted-string ( WS direction )? NEWLINE

component-attr  = "value=" quoted-string
                | "label=" quoted-string
                | "at=" anchor
                | "length=" integer

direction       = "right" | "left" | "up" | "down"
type            = // any value from §2 component tables

-- Netlist mode --
netlist-header  = "circuit" ( WS quoted-string )? WS "netlist" NEWLINE
netlist-stmt    = id WS net-ref+ ( WS kv-pair )* NEWLINE
                | comment
net-ref         = id | "0"                    // net name or ground alias
kv-pair         = id "=" ( quoted-string | bare-value )

id              = [a-zA-Z_] [a-zA-Z0-9_]*
integer         = [0-9]+
quoted-string   = '"' any-char-but-quote* '"'
comment         = "#" any NEWLINE

权威来源：src/diagrams/circuit/parser.ts 和 src/diagrams/circuit/netlist.ts。若本文档与解析器有出入，以解析器为准——请提交 issue 反馈。

10. 标准合规性

Schematex 电路原理图遵循 IEEE Std 315-1975 / ANSI Y32.2（元件符号外形）和 IEC 60617（国际变体）。网络列表语法遵循 SPICE 前缀惯例（Berkeley SPICE3 / LTspice / ngspice）。

目前已实现：

• ✅ 完整无源元件集：电阻变体、电容变体、电感变体、石英晶体、变压器
• ✅ 电源与供电：电压源、电流源、交流源、电池、VCC、四种接地样式
• ✅ 二极管族：二极管、齐纳二极管、肖特基二极管、LED、光二极管、变容二极管、TVS、桥式整流器
• ✅ BJT：NPN、PNP、达林顿 NPN/PNP
• ✅ FET：NMOS/PMOS 增强型、NMOS 耗尽型、N/P 沟道 JFET
• ✅ 功率半导体：IGBT、SCR、TRIAC、DIAC
• ✅ 光电元件：光电晶体管、光耦合器
• ✅ 模拟 IC：运算放大器、比较器、施密特缓冲器、三态缓冲器、INA、通用 IC、稳压器、DC-DC 转换器、555 定时器
• ✅ 开关：SPST、SPDT、DPDT、按钮常开、按钮常闭
• ✅ 继电器：线圈、常开触点、常闭触点
• ✅ 机电元件：电机、扬声器、麦克风、蜂鸣器
• ✅ 测量仪器：电流表、电压表、功率表、示波器
• ✅ 标注：导线、圆点、标签、端口、测试点、不连接、天线
• ✅ 位置 DSL：方向链接、at: 分支、net 声明
• ✅ 网络列表 DSL：SPICE 前缀映射、型号覆盖、自动接地合成
• ⏳ BJT/FET/运放命名引脚的引脚级 at:（base、collector、plus、minus、out）
• ⏳ 位置模式中的自动绕线（绕过已放置符号的走线）
• ⏳ 带位宽标注的总线导线（/8 斜线）

参考文献：

• IEEE Std 315-1975 (ANSI Y32.2)：Graphic Symbols for Electrical and Electronics Diagrams
• IEC 60617：Graphical symbols for diagrams
• SPICE3 User's Manual, UC Berkeley — 网络列表行格式惯例

11. 相关示例

12. 路线图

计划中——目前尚不可解析。 请勿在今日生成的 DSL 中使用；解析器会拒绝或忽略这些语法。

• 多引脚元件的命名引脚锚点 — at: Q1.base、at: U1.out、at: U1.plus，使运放和 BJT 的反馈回路不需要冗长的 wire 绕路即可连接。
• 总线导线 — wire right bus=8，绘制带有 /8 位宽斜线标注的粗导线。
• 自动绕线 — connect R1.end U1.minus，让引擎绕过已放置符号进行走线。
• flip 和 reverse 属性 — 沿方向轴镜像或反转元件的极性/方向。
• dashed 导线样式 — 虚线，用于射频屏蔽、电缆束或虚拟连接。
• 层次化页面 — module "name" { … } 分组，类似逻辑门模块，用于记录多页原理图。

如有需要优先实现的功能，请在 GitHub issues 中跟踪。