前言

本周在画 LT317 测试电路的过程中，涉及到了 AD 原理图设置、元件库引脚定义、以及 LT317 外围元件选型几个方面的知识。整理了三组问答，集中记录。

一、AD 电气栅格（Electrical Grid）详解

电气栅格是什么？

在 Altium Designer 中，电气栅格（Electrical Grid）是一种看不见的辅助网格。当你移动或放置元件时，光标靠近电气对象（焊盘、过孔、引脚、铜箔导线），它会自动吸附到对象中心。

例如电气栅格设为 30mil，光标距离电气对象在 30mil 范围内时，就会自动跳到该对象的中心。

主要作用

• 自动吸附：元件或走线接近电气对象时自动对齐，减少手动微调
• 提高布线精度：确保元件引脚与电气对象精确连接
• 操作效率优化：放置、布线或移动时减少误操作和重复调整

AD 中的三种栅格对比

当电气栅格工作时，捕捉栅格不生效，系统会自动切换两者。

设置方法

• 菜单栏：View → Grids，选择电气栅格并设置数值
• 右键菜单：原理图空白处右键 → Options → Grids
• 快捷键：按 Shift + E 启动或关闭电气栅格，并可切换吸附模式（不吸附 / 吸附到所有层 / 吸附到当前层）
• PCB 布线时，按住 Ctrl 可临时关闭电气栅格

使用注意事项

• 栅格尺寸选择：设太大可能导致光标吸附到远处的电气对象，影响精度；设太小则吸附效果不明显
• 视觉提示：光标准确跳到电气对象上时，会显示为白色八边形，提示可以操作

二、AD PCB 库引脚电气类型完整指南

在 AD 中画 PCB 库时，放置引脚（Pin）需要选择 Electrical Type。下拉菜单中的每个选项含义如下：

各类型详解

1. Input（输入）

• 含义：接收信号的引脚，信号从外部流入芯片内部
• 典型例子：运放的 IN+、IN-；芯片使能端 EN；可调稳压器的 ADJ 端；ADC 模拟输入端
• ERC 行为：检查是否被外部网络驱动——悬空或只接了无源器件（如电阻到地）可能报警告

2. Output（输出）

• 含义：驱动信号的引脚，信号从芯片内部流出到外部
• 典型例子：运放 OUT；稳压器 VOUT；比较器输出；门电路的 Q 输出
• ERC 行为：两个 Output 直接相连会报错（驱动源冲突）

3. Bidirectional（双向 / I/O）

• 含义：方向可进可出，取决于工作状态
• 典型例子：I2C 的 SDA；SPI 的 MISO/MOSI；MCU 的 GPIO；数据总线 D0-D7
• ERC 行为：允许连接输入或输出，不会因方向冲突报错

4. Passive（无源）

• 含义：没有固定信号方向，只是一个物理连接点
• 典型例子：电阻、电容、电感、晶振、磁珠的两端；连接器固定脚
• ERC 行为：几乎不检查，放行一切连接

5. Open Collector（集电极开路）

• 含义：只能拉低（输出低电平），不能主动输出高电平；要得高电平，外部必须接上拉电阻
• 典型例子：比较器 OC 输出；I2C 的 SCL、SDA；74LS01 等 OC 版本逻辑门
• ERC 行为：允许多个 OC 输出直接连在一起（「线与」逻辑），不报冲突

6. Open Emitter（发射极开路）

• 含义：只能拉高（输出高电平），外部必须接下拉电阻才能得低电平
• 典型例子：特殊 ECL 器件
• ERC 行为：较罕见

7. Power（电源）

• 含义：芯片的电源或地引脚，用于提供工作电压和电流通路
• 典型例子：VCC、VDD、VEE、VSS、GND、VBAT
• ERC 行为：不按普通信号规则检查，与 Power Port 配合使用

对照总表

对于 ADJ 调整端

• ✅ 选 Input — 它接收外部电压控制信号
• ❌ 不要选 Passive — ADJ 有明确方向，选 Input 让 ERC 帮你检查连接完整性
• ❌ 不要选 Power — 它不是给芯片供电的

三、LT317 电位器选型

问题：2kΩ 多圈电位器的额定功率需要注意吗？

绝对需要。 而且核心风险不是「总功率不够」，而是「局部功率密度过高」。

功率怎么消耗的？

LT317 的输出电压由电位器 R13（2kΩ）与固定电阻 R12（242Ω）串联分压决定：

• 流过 R12 的电流：$$I = \frac{1.25\text{V}}{242\Omega} \approx 5.17\text{mA}$$
• 整个 R12 + R13 回路的理论总功耗：$$P = (5.17\text{mA})^2 \times (242\Omega + 2000\Omega) \approx 60\text{mW}$$

表面上看，60mW << 500mW，完全够用。但问题出在…

真正的风险：「有效行程」与功率密度

500mW 是整个 2kΩ 电阻体共同承受的最大功率。但在调压应用中，你通常只用到电位器的一小段。

例如，最佳值约 1682Ω，意味着 R13 处于约 84% 位置，60mW 的热量几乎全部集中在这一段被接入电路的电阻丝上。这段局部电阻丝承受的功率密度远高于整只电位器的标称值，会导致：

• 局部过热
• 阻值随温度漂移
• 输出电压不稳定，甚至损坏

解决方案：改变电路结构而非换更大功率

解决关键不是换更大功率的电位器（局部过热问题依然存在），而是让有效行程变大，分散功率。

推荐方案：将 R12 从 242Ω 换成 120Ω。

流过分压网络的电流从约 5mA 增大到约 10mA。在产生相同输出电压（约 9.94V）时：

$$R_{13} = 120\Omega \times \left(\frac{9.94\text{V}}{1.25\text{V}} - 1\right) \approx 834\Omega$$

此时电位器调到约 834Ω，大约是总行程的 **42%**——热量分散到了更多电阻丝上，有效降低了局部功率密度。

总结

• 这个 2kΩ、500mW 的电位器，计算上总功率有余量，但实际使用中局部功率过载风险高
• 最佳实践：将 R12 改为 120Ω，电位器有效行程 42%，稳定得多
• 如果不想改电路：用 1W 以上且体积更大的电位器，体积大 = 电阻丝更长 = 散热更好
• 仿真验证：在 LTspice 中测电位器电流 × 两端电压 = 实际功耗

四、LT317 输出电压匹配计算

基本公式

LT317（同 LM317）的输出电压由 R1（输出与 ADJ 之间的固定电阻）和 R2（ADJ 与地之间的可调电阻）决定：

$$V_{OUT} = 1.25\text{V} \times \left(1 + \frac{R_{ADJ}}{R_{FIX}}\right)$$

其中 1.25V 是 LM317 内部基准电压。

你的电路计算

已知 R12 = 242Ω，R13 = 1682.69Ω：

$$V_{M_OUT} = 1.25\text{V} \times \left(1 + \frac{1682.69}{242}\right) = 1.25\text{V} \times 7.9533 \approx 9.94\text{V}$$

反推 A_OUT 匹配 M_OUT

要 A_OUT 也输出 9.94V，已知 R12 = 242Ω：

$$R_{13} = 242\Omega \times \left(\frac{9.94\text{V}}{1.25\text{V}} - 1\right) \approx 1682.7\Omega$$

与实际标称值 1682.47Ω 几乎完全一致（差异来自元件精度或仿真迭代余量）。

精确公式（考虑 ADJ 电流）

LM317 的 ADJ 端有约 50μA 的调整电流 $$I_{ADJ}$$，精确公式为：

$$V_{OUT} = 1.25\text{V} \times \left(1 + \frac{R_{ADJ}}{R_{FIX}}\right) + I_{ADJ} \times R_{ADJ}$$

这个影响通常只有零点几欧姆，一般应用可忽略。

实操建议

在硬件上，把 R13 设为 2kΩ 多圈电位器，上电后用万用表监测 A_OUT 和 M_OUT，微调电位器直到两者读数一致——这比依赖理论计算更直接有效。

五、LT317 输出端继电器选型

在 LT317 输出端用继电器切换负载，选型要点：

1. 触点电流和电压额定值

确保继电器触点额定电流 > 负载最大电流、额定电压 > LT317 最高输出电压。例如负载最大 1A，至少选触点容量 2A 以上的继电器，留足余量。

2. 线圈驱动电压

常见有 5V、12V、24V 等，需确认控制电路能提供这个电压和电流。如果和 LT317 共用电源，注意电压从哪取。

3. 切换时的干扰

继电器线圈是电感，开关瞬间产生反电动势。必须在线圈两端反向并联续流二极管（如 1N4148）吸收尖峰。

4. 功耗与散热

线圈会持续耗电。如果追求低功耗，可考虑磁保持继电器——只在切换瞬间需要电流，保持状态时不耗电。

总结

参考资源

• AD 电气栅格设置 - CSDN
• AD 栅格系统详解 - 叉叉星 - 博客园

本文整理了 Altium Designer 的电气栅格与引脚电气类型两大基础知识，以及 LT317 电路中电位器和继电器的选型实战。三部分内容都是画板做电源设计时的常见坑，一次讲清，供后续参考。