python实用库之schemdraw不只是绘制原理图

主要信息来自官网

Getting Started — SchemDraw 0.14 documentation

1. 了解元器件

基本元件：阻容感，开关，插座，运放，电缆，变压器，基本够用了？

Basic Elements
- Two-terminal
- Single-Terminal
- Switches
- Audio Elements
- Labels
- Operational Amplifiers
- Transistors
- Cables
- Transformers

库里的芯片：逻辑芯片，数码管， DIP封装片，预定义芯片

Integrated Circuits
- Multiplexers
- Seven-Segment Display
- DIP Integrated Circuits
- Predefined ICs

连接器：单排，双排，跳线帽，DB头，数据总线，电源插座

Connectors
- Headers
- D-Sub Connectors
- Multiple Lines
- Data Busses
- Outlets

组合原件：光耦，继电器，桥堆

Compound Elements
- Optocoupler
- Relay
- Wheatstone
- Rectifier

逻辑电路：门电路，组合逻辑，真值表，

Digital Logic
- Logic Parser
- Truth Tables
- Karnaugh Maps

时序图：信号时序

Timing Diagrams
- Using JSON
- Schemdraw’s Customizations

信号处理：可以认为来表示DSP的处理能力

流程图及框图：流程图，连接线，状态图，决策图，

Flowcharts and Diagrams
- Connecting Lines
- Decisions
- Layout and Flow

电路库及其丰富，包括电路示意图等等

2. 基本操作

place 放置元件

with schemdraw.Drawing() as d:d += elm.Capacitor()d += elm.Resistor()d += elm.Diode()

输出：

方向选择，放置时增加方向的methods就可以改变防止方向，并且直到下次改变

    d += elm.Capacitor()d += elm.Resistor().up()d += elm.Resistor()d += elm.Diode().right()

输出结果：

theta方法可以设置偏转角度并保持，注意这里角度是绝对值：

    d += elm.Capacitor()d += elm.Resistor().up()d += elm.Resistor()d += elm.Diode().right()d +=elm.Resistor().theta(45)d +=elm.Resistor()d +=elm.Resistor().theta(135)

3. 各种连接方式

按方向（up,down,lef,right），按起点终点(at, to)，按端口，按x，y(tox,toy)，封闭（endpoints）

多连接， dot， push，pop

指定位置：drop， hold， here

at方法指定器件起始端连接引脚

    d += (opamp := elm.Opamp())d += elm.Resistor().left().at(opamp.in2).label("R1")d += elm.Resistor().at(opamp.in1).label("R2")d += elm.Resistor().right().at(opamp.out).label("R3")

dot方法打连接点， length方法增加长度

    d += elm.Dot()d += elm.Resistor()d += elm.Dot()d += elm.Diode().length(6)d += elm.Dot()

to方法指定末端连接位置

    R = d.add(elm.Resistor())C = d.add(elm.Capacitor().up())Q = d.add(elm.Diode().to(R.start))

tox和toy方法用于划线到指定位置，其实是to x 和to y

        d += (C := elm.Capacitor())d += elm.Diode()d += elm.Line().down()d += elm.Line().tox(C.start) # line to the x value of start of Cd += elm.Resistor().up()

endpoints方法更直接，在两个指定端点之间放置元件

        d += (R := elm.Resistor())d += (Q := elm.Diode().down(6))d += elm.Line().tox(R.start)d += elm.Capacitor().toy(R.start)d += elm.SourceV().endpoints(Q.end, R.start)

控制翻转： flip 左右， reverse 上下

        d += (opamp := elm.Opamp())d += elm.Zener().left().label('Normal').at(opamp.in1)d += elm.Zener().left().flip().label('Flip').at(opamp.in2)

push和pop方法用于配置绘制方向，可在连接点用于多个方向连接时的绘制

        d += elm.Inductor()d += elm.Dot()d.push()  # Save this drawing position/direction for laterd += elm.Capacitor().down()  # Go off in another direction temporarilyd += elm.Ground(lead=False)d.pop()   # Return to the pushed position/directiond += elm.Diode()

drop & hold 保持不移动

        d += elm.Diode()  # Normal placement: drawing position moves to end of elementd += elm.Dot().color('red')d.here = (0, -1)d += elm.Diode().hold()  # Hold method prevents position from changingd += elm.Dot().color('blue')

一个元件的位置坐标值为1

疑问：网格是怎么定义的？

3. 配置参数，设置label

表达方式：label支持utf-8格式的字符串，支持LaTeX数学公式表达方式

数学表达式的具体表达，可参考如下连接

Writing mathematical expressions — Matplotlib 3.5.1 documentation

with schemdraw.Drawing() as d:d += elm.Resistor().label('1MΩ')d += elm.Capacitor().label('1μF')d += elm.Capacitor().label(r'$v = \frac{1}{C} \int i dt$')d += elm.Resistor().at((0, -2)).label('$R_0$')d += elm.Capacitor().label('$x^2$')

放置位置， loc：top, bottom,right, left

    d += elm.Resistor().label('1MΩ')d += elm.Capacitor().label('1μF')d += elm.Capacitor().label(r'$v = \frac{1}{C} \int i dt$')d += elm.Resistor().at((0, -2)).label('$R_0$')d += elm.Capacitor().label('$x^2$')# label for locationd += (elm.Resistor().at((0,-4)).label('Label')  # 'top' is default.label('Bottom', loc='bottom').label('Right', loc='right').label('Left', loc='left'))

放置位置也可以跟随角点走

    # label for valued += elm.Resistor().label('1MΩ')d += elm.Capacitor().label('1μF')d += elm.Capacitor().label(r'$v = \frac{1}{C} \int i dt$')d += elm.Resistor().at((0, -2)).label('$R_0$')d += elm.Capacitor().label('$x^2$')# label for locationd += (elm.Resistor().at((0,-4)).label('Label')  # 'top' is default.label('Bottom', loc='bottom').label('Right', loc='right').label('Left', loc='left'))d += (elm.BjtNpn().at((0,-6)).label('b', loc='base').label('c', loc='collector').label('e', loc='emitter'))

也可以控制label的走向，位移，字体，排版和颜色

    d += elm.Resistor().label('no offset').at((0,-10))d += elm.Resistor().label('offset', ofst=1)d += elm.Resistor().label('offset (x, y)', ofst=(-.6, .2))d += elm.Resistor().theta(-45).label('no rotate')d += elm.Resistor().theta(-45).label('rotate', rotate=True)d += elm.Resistor().theta(45).label('90°', rotate=90, color="red")

电压类的label，可以用gap元素来作为截断点

   # label for gapd += elm.Line().dot(open=True)d += elm.Gap().label(('–','$V_o$','+'))d += elm.Line().idot(open=True)

电流箭头label ，加reverse()方法可以调转方向

# label for voltaged += elm.Resistor().label(('-','$R_1$','+')) # label for gapd += elm.Line().dot(open=True)d += elm.Gap().label(('–','$V_o$','+'))d += elm.Line().idot(open=True)R1 = d.add(elm.Resistor().down())d += elm.CurrentLabel().at(R1).label('10 mA').reverse()

线内的电流箭头：

# label for voltaged += elm.Resistor().label(('-','$R_1$','+')) # label for gapd += elm.Line().dot(open=True)d += elm.Gap().label(('–','$V_o$','+'))d += elm.Line().idot(open=True)R1 = d.add(elm.Resistor().down())d += elm.CurrentLabel().at(R1).label('10 mA').reverse()d+=elm.Line(3).left()R2 = d.add(elm.Resistor().left())d += elm.CurrentLabelInline(direction='in').at(R2).label('10 mA')

Loop Current 电流环

    # loop currentR1 = d.add(elm.Resistor().label("R1"))C1 = d.add(elm.Capacitor().label("C1").down())D1 = d.add(elm.Diode().label("D1",loc='bottom').fill(True).left())L1 = d.add(elm.Inductor().label("L1").up())d += elm.LoopCurrent([R1, C1, D1, L1], direction='cw').label('$I_1$')

非常贴心的功能，批注Annotations

# loop currentR1 = d.add(elm.Resistor().label("R1"))C1 = d.add(elm.Capacitor().label("C1").down())D1 = d.add(elm.Diode().label("D1",loc='bottom').fill(True).left())L1 = d.add(elm.Inductor().label("L1").up())d += elm.LoopCurrent([R1, C1, D1, L1], direction='cw').label('$I_1$')parallel = d.add(elm.Encircle([R1], padx=.8).linestyle('--').linewidth(1).color('red'))series = d.add(elm.Encircle([C1], padx=.8).linestyle('--').linewidth(1).color('blue'))d += elm.Annotate().at(parallel.NNE).delta(dx=1, dy=1).label('R1 annotation').color('red')d += elm.Annotate(th1=0).at(series.ENE).delta(dx=1.5, dy=1).label('D1 annotation').color('blue')

4. style 样式

元件样式包括： color, fill, linewidth ,linestyle ,未单独定义情况下，数值来自global defaults缺省值

with schemdraw.Drawing(color='blue', fill='lightgray') as d:# All elements are blue with lightgray fill unless specified otherwised += elm.Diode()d += elm.Diode().fill('red')        # Fill overrides drawing color hered += elm.Resistor().fill('purple')  # Fill has no effect on non-closed elementsd += elm.RBox().linestyle('--').color('orange')d += elm.Resistor().linewidth(5)

config方法可以定义全局样式

schemdraw.config(lw=1, font='serif')
with schemdraw.Drawing() as d:
d += elm.Resistor().label('100KΩ')
d += elm.Capacitor().down().label('0.1μF', loc='bottom')
d += elm.Line().left()
d += elm.Ground()
d += elm.SourceV().up().label('10V')

设置风格（背景？）

Themes

Schemdraw also supports themeing, to enable dark mode, for example. The defined themes match those in the Jupyter Themes package:

default (black on white)

dark (white on black)

solarizedd

solarizedl

onedork

oceans16

monokai

gruvboxl

gruvboxd

grade3

chesterish

测试了几个样式 .....

onedork

solarizedd

monokai

5. backend 相当于画布canvas

就是两样： matplotlib和SVG，默认matplotlib，配置成svg可以直接被网页引用，更方便，尤其是不需要单独调入字体。

选择依据，参见官方说明：

Reasons to choose the SVG backend include:

No Matplotlib/Numpy dependency required (huge file size savings if bundling an executable).

Speed. The SVG backend draws 4-10x faster than Matplotlib, depending on the circuit complexity.

Reasons to use Matplotlib backend:

To customize the schematic after drawing it by using other Matplotlib functionality.

To render directly in other, non-SVG, image formats, with no additional code.

5. 常用模块电路

Analog Circuits
- Discharging capacitor
- Capacitor Network
- ECE201-Style Circuit
- Loop Currents
- AC Loop Analysis
- Infinite Transmission Line
- Power supply
Opamp Circuits
- Inverting Opamp
- Non-inverting Opamp
- Multi-stage amplifier
- Opamp pin labeling
- Triaxial Cable Driver
Digital Logic
- Half Adder
- Full Adder
- J-K Flip Flop
- S-R Latch (Gates)
Timing Diagrams
- SRAM read/write cycle
- J-K Flip Flop
- Tutorial Examples
Solid State
- S-R Latch (Transistors)
- 741 Opamp Internal Schematic
Integrated Circuits
- 555 LED Blinker Circuit
- Seven-Segment Display Counter
- Arduino Board
- 741 Opamp, DIP Layout
Signal Processing
- Various Networks
- Superheterodyne Receiver
- Direct Conversion Receiver
- Digital Filter
Flowcharting
- It’s a Trap!
- Flowchart for flowcharts
- State Machine Acceptor
- Door Controller
- Another State Machine
- Logical Flow Diagram
Styles
- Resistor circle
- Hand-drawn

6. 定制部件

Customizing Elements

Grouping Elements
Defining custom elements
- Flux Capacitor Example
Segment objects
Matplotlib axis

群组复制

7. 输出SVG图片

加入backend定义：

with schemdraw.Drawing(backend="svg") as d:

然后用d.save(path)来保存svg图片

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