适用场景
本文整理于 2026-10-22，制作一块仅用于 3V 直流桌面实验的极性指示板。输入端记为甲、乙，甲端电位较高时亮一颗灯，乙端电位较高时亮另一颗灯。它适合练习从原理图到实际电路的对应关系，也能帮助理解二极管方向。
这块板不是通用电压检测器，不能用于市电、交流线路、汽车电源或任何未知电源。所有接线、换向和焊接必须在断电状态完成，首次通电必须使用限流。
原理：两颗灯方向相反，共用串联电阻
电路使用两颗同型号红色发光二极管，简称 LED。它们跨接在同样的两个节点之间，但阳极和阴极方向相反，这叫反向并联。电流从一个方向流过时，其中一颗正向导通；电源方向交换后，另一颗导通。
整个反向并联组合再串联一只 1kΩ 电阻。假设点亮时 LED 两端约为 2V，在 3V 输入下，电流估算为一毫安。实际压降与器件、电流、温度有关，因此最终应通过电阻压降计算实际电流。
即使把 LED 组合视为短路，3V 通过 1kΩ 的电流也约为三毫安。该计算用于检查限流设计，不能代替电源限流和接线检查。本文可采用 Vishay TLHR5400，两颗都使用同一型号；封装、极性和额定参数以厂商数据手册为准。
准备工作
准备 KiCad 9、两颗 TLHR5400、一个 1kΩ 四分之一瓦直插电阻、一个两位接线端子、三个测试点、万用表和可设定为 3.0V、限流 5mA 的直流电源。若现有电源无法可靠设置小电流限制，应先更换合适设备，不要直接提高电流试灯。
先在面包板上验证连接，再制作 PCB。采购前核对实物引脚间距与封装尺寸。焊接时佩戴护目镜、保持通风，烙铁使用稳定支架，板上不得接电。
分步骤操作
第一步：按节点画原理图
新建独立工程，放入两位连接器 J1、电阻 R1、两颗 LED D1 和 D2，以及三个测试点。连接关系必须明确：J1 的 1 脚命名为输入甲，接 R1 一端；R1 另一端命名为节点中；J1 的 2 脚命名为输入乙。
D1 的阳极接节点中，阴极接输入乙；D2 的阴极接节点中，阳极接输入乙。三个测试点分别接输入甲、节点中、输入乙。这样电阻始终位于电流回路中，不会因电源换向而被绕过。
将 R1 标为 1kΩ，在原理图旁写明“仅限 3V 直流实验”。运行电气规则检查（Electrical Rules Checker），逐项处理未连接引脚等提示。本文采用连接器与无源元件，不需要随意添加电源标记来消除提示。
第二步：分配封装并安排布局
为器件分配与实物一致的直插封装。LED 的符号引脚编号、封装焊盘编号和器件阴阳极必须逐一核对，不能只凭三维模型外形判断。
使用从原理图更新 PCB（Update PCB from Schematic）导入器件。在板边放输入端子，中间放电阻，另一侧并排放两颗灯，测试点留出表笔接触空间。板边层（Edge.Cuts）画一个闭合的约 30mm × 20mm 板框，元件与焊盘距离板边预留至少 2mm。
在丝印层分别标出“甲高”和“乙高”，对应 D1、D2；再标出输入端子的甲、乙编号。两颗灯颜色相同时，位置和文字就是区分结果的重要依据。
第三步：布线并检查制造文件
使用约 0.5mm 线宽布线，示例铜间距采用 0.3mm，并确认这些数值符合所选制板厂的能力。本板电流很小，布局优先考虑连接清楚、容易探测，无需为了外观增加复杂走线。
运行设计规则检查（Design Rules Checker），确认没有未布线连接、短路和间距错误。随后导出铜层、阻焊、丝印、板框的 Gerber 文件及钻孔文件，并用查看器重新打开检查。操作流程可参考 KiCad 入门文档和 PCB 编辑器手册。
第四步：焊接并限流通电
收到板后先检查孔位和板框，再焊电阻、LED、端子和测试点。断电测量电阻值，确认输入两端没有明显焊锡短路。LED 的存在会影响部分通断测量结果，应结合原理图判断，不能只听蜂鸣声。
关闭电源输出，设置 3.0V 和 5mA 限流，甲接正端、乙接负端，检查后开启输出。预期 D1 亮。随后关闭输出，交换两根线，重新检查后通电，预期 D2 亮。
验证方法
分别记录两种方向下亮灯的位置、输入电压以及电阻两端电压的绝对值。实际电流约等于电阻压降除以 1000Ω，例如压降为 1.1V 时约为 1.1mA。这是计算示例，不代表实际测量结果。
两种方向都应只有一颗灯亮，且电源不应长期停留在限流状态。灯较暗时可遮挡环境光观察，不应直接升高电压。万用表保持直流电压挡并联测量即可，无需切换电流挡增加误接风险。
常见错误
把两颗 LED 同向并联，会导致一个方向亮灯、另一个方向都不亮；把电阻跨接在输入端，则不能可靠限制流过 LED 的电流。另一类问题是符号与封装编号对应错误，造成实物方向与原理图相反。
如果两颗灯同时亮，应立即断电，检查是否误用了会闪烁的特殊 LED、是否接入了变化电源，以及实际网络是否与设计一致。
安全与回退
本项目只允许 3V 低压直流实验。发现限流指示持续亮、器件发热或结果异常，应立即关闭输出，恢复到面包板逐个元件验证。返修前断电并移除电源线，避免带电拨动端子或让表笔跨接相邻焊盘。不要将这块练习板接到其他设备接口上试探极性。
参考资料与转载说明
本文依据上述公开资料进行中文原创整理，不是逐句翻译，也不替代厂商手册。操作前请核对自己的版本、型号和备份。
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