描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787302353805丛书名: CAX工程应用丛书
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221分钟视频+语音讲解
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从入门到实践,真正实现一站式学习
内容简介
全书以AltiumDesigner13为平台,介绍了电路设计的基本方法和技巧。全书共11章,内容包括AltiumDesigner13概述、电路设计基础、原理图设计、层次化原理图设计、原理图的后续处理、印刷电路板设计、电路板的后期处理、信号完整性分析、创建元件库及元件封装、电路仿真系统、直流数字电电压表电路综合实例等知识。在介绍的过程中,作者根据多年的经验及学习的通常心理,由浅入深,从易到难,给出总结和相关提示,帮助读者快速地掌握所学知识。
本书可以作为初学者的入门与提高教材,也可作为相关行业工程技术人员以及各院校相关专业师生学习参考用书。
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目 录
第1章 AltiumDesigner13概述
1.1 AltiumDesigner13的主窗口
1.1.1 菜单栏
1.1.2 工具栏
1.1.3 工作窗口
1.1.4 AltiumDesigner13的工作面板
1.2 AltiumDesigner13的文件管理系统
1.2.1 工程文件
1.2.2 自由文件
1.3 上机实验
1.4 思考与练习
第2章 电路设计基础
2.1 原理图编辑器的界面简介
2.1.1 主菜单栏
2.1.2 工具栏
2.1.3 工作窗口和工作面板
2.2 常用编辑器的启动
2.2.1 创建新的工程文件
2.2.2 原理图编辑器的启动
2.2.3 PCB编辑器的启动
2.2.4 不同编辑器之间的切换
2.3 原理图图纸设置
2.4 原理图工作环境设置
2.4.1 设置原理图的常规环境参数
2.4.2 设置图形编辑的环境参数
2.5 PCB界面简介
2.5.1 菜单栏
2.5.2 主工具栏
2.6 电路板物理结构及环境参数设置
2.6.1 电路板物理边框的设置
2.6.2 电路板图纸的设置
2.6.3 电路板的层面设置
2.6.4 工作层面与颜色设置
2.6.5 PCB布线框的设置
2.7 上机实验
2.8 思考与练习
第3章 原理图设计
3.1 加载元件库
3.1.1 打开“库”选项区域
3.1.2 加载和卸载元件库
3.2 使用工具绘图
3.2.1 绘图工具条
3.2.2 绘制直线
3.2.3 添加贝塞儿曲线
3.3 放置元件
3.3.1 元件的搜索
3.3.2 元件的放置
3.3.3 元件位置的调整
3.3.4 元件的排列与对齐
3.3.5 元件的属性编辑
3.4 元器件的删除
3.5 元件的电气连接
3.5.1 用导线连接元件
3.5.2 总线的绘制
3.5.3 绘制总线分支线
3.5.4 放置手动连接
3.5.5 放置电源符号
3.5.6 放置网络标号
3.5.7 放置输入/输出端口
3.5.8 放置忽略ERC测试点
3.5.9 放置PCB布线指示
……
第4章 层次化原理图的设计
第5章 原理图的后续处理
第6章 印刷电路板设计
第7章 电路板的后期处理
第8章 信号完整性分析
第9章 创建元件库及元件封装
第10章 电路仿真系统
第11章 直流数字电压表电路综合实例
1.1 AltiumDesigner13的主窗口
1.1.1 菜单栏
1.1.2 工具栏
1.1.3 工作窗口
1.1.4 AltiumDesigner13的工作面板
1.2 AltiumDesigner13的文件管理系统
1.2.1 工程文件
1.2.2 自由文件
1.3 上机实验
1.4 思考与练习
第2章 电路设计基础
2.1 原理图编辑器的界面简介
2.1.1 主菜单栏
2.1.2 工具栏
2.1.3 工作窗口和工作面板
2.2 常用编辑器的启动
2.2.1 创建新的工程文件
2.2.2 原理图编辑器的启动
2.2.3 PCB编辑器的启动
2.2.4 不同编辑器之间的切换
2.3 原理图图纸设置
2.4 原理图工作环境设置
2.4.1 设置原理图的常规环境参数
2.4.2 设置图形编辑的环境参数
2.5 PCB界面简介
2.5.1 菜单栏
2.5.2 主工具栏
2.6 电路板物理结构及环境参数设置
2.6.1 电路板物理边框的设置
2.6.2 电路板图纸的设置
2.6.3 电路板的层面设置
2.6.4 工作层面与颜色设置
2.6.5 PCB布线框的设置
2.7 上机实验
2.8 思考与练习
第3章 原理图设计
3.1 加载元件库
3.1.1 打开“库”选项区域
3.1.2 加载和卸载元件库
3.2 使用工具绘图
3.2.1 绘图工具条
3.2.2 绘制直线
3.2.3 添加贝塞儿曲线
3.3 放置元件
3.3.1 元件的搜索
3.3.2 元件的放置
3.3.3 元件位置的调整
3.3.4 元件的排列与对齐
3.3.5 元件的属性编辑
3.4 元器件的删除
3.5 元件的电气连接
3.5.1 用导线连接元件
3.5.2 总线的绘制
3.5.3 绘制总线分支线
3.5.4 放置手动连接
3.5.5 放置电源符号
3.5.6 放置网络标号
3.5.7 放置输入/输出端口
3.5.8 放置忽略ERC测试点
3.5.9 放置PCB布线指示
……
第4章 层次化原理图的设计
第5章 原理图的后续处理
第6章 印刷电路板设计
第7章 电路板的后期处理
第8章 信号完整性分析
第9章 创建元件库及元件封装
第10章 电路仿真系统
第11章 直流数字电压表电路综合实例
前 言
随着计算机产业的发展,从20世纪80年代中期计算机应用进入各个领域。在这种背景下,美国ACCEL Technologies Inc推出了个应用于电子线路设计的软件包—TANGO,这个软件包开创了电子设计自动化(EDA)的先河。此软件包现在看来比较简陋,但在当时给电子线路设计带来了设计方法和方式的革命,人们纷纷开始用计算机来设计电子线路,直到今天在国内许多科研单位还在使用这个软件包。在电子业飞速发展的时代,TANGO日益显示出其不适应时代发展需要的弱点。为了适应科学技术的发展,Protel Technology公司以其强大的研发能力推出了Protel For Dos作为TANGO的升级版本,从此Protel这个名字在业内日益响亮。
Protel系列是流传到我国早的电子设计自动化软件,一直以易学易用而深受广大电子设计者的喜爱。Altium Designer 13作为从Protel系列发展起来的新一代的板卡级设计软件,以Windows XP的界面风格为主,同时,Altium Designer独一无二的DXP技术集成平台也为设计系统提供了所有工具和编辑器的相容环境。
Altium Designer 13是一套完整的板卡级设计系统,真正地实现了在单个应用程序中的集成。该设计系统的目的就是为了支持整个设计过程。Altium Designer 13 PCB线路图设计系统完全利用了Windows XP平台的优势,具有改进的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面,设计者可以选择适当的设计途径以化的方式工作。
全书以Altium Designer 13为平台,介绍了电路设计的方法和技巧。内容包括Altium Designer 13概述、电路设计基础、原理图设计、层次化原理图设计、原理图的后续处理、印刷电路板设计、电路板的后期制作、信号完整性分析、创建元件库及元件封装、电路仿真系统、直流数字电压表电路综合实例等知识。在介绍的过程中,注意由浅入深,从易到难,各章节既相对独立又前后关联,在介绍的过程中,作者根据自己多年的经验及学习的通常心理,及时给出总结和相关提示,帮助读者及时快捷地掌握所学知识。
本书随书配送多媒体教学光盘,包含全书实例操作过程录屏AVI文件和实例源文件,读者可以通过多媒体光盘方便直观地学习本书内容。
本书由三维书屋工作室总策划,军械工程学院的周冰老师主编。另外,参与本书编写的人员还有解璞、刘昌丽、康士廷、王培合、王艳池、王玉秋、王义发、王玮、胡仁喜、王敏、杨雪静、闫聪聪、孟培、李兵等,在此一并表示感谢。
由于时间仓促,加上编者水平有限,书中不足之处在所难免,望广大读者发送邮件到[email protected]批评指正,编者将不胜感激。
作 者
2014.2
Protel系列是流传到我国早的电子设计自动化软件,一直以易学易用而深受广大电子设计者的喜爱。Altium Designer 13作为从Protel系列发展起来的新一代的板卡级设计软件,以Windows XP的界面风格为主,同时,Altium Designer独一无二的DXP技术集成平台也为设计系统提供了所有工具和编辑器的相容环境。
Altium Designer 13是一套完整的板卡级设计系统,真正地实现了在单个应用程序中的集成。该设计系统的目的就是为了支持整个设计过程。Altium Designer 13 PCB线路图设计系统完全利用了Windows XP平台的优势,具有改进的稳定性、增强的图形功能和超强的用户界面,设计者可以选择适当的设计途径以化的方式工作。
全书以Altium Designer 13为平台,介绍了电路设计的方法和技巧。内容包括Altium Designer 13概述、电路设计基础、原理图设计、层次化原理图设计、原理图的后续处理、印刷电路板设计、电路板的后期制作、信号完整性分析、创建元件库及元件封装、电路仿真系统、直流数字电压表电路综合实例等知识。在介绍的过程中,注意由浅入深,从易到难,各章节既相对独立又前后关联,在介绍的过程中,作者根据自己多年的经验及学习的通常心理,及时给出总结和相关提示,帮助读者及时快捷地掌握所学知识。
本书随书配送多媒体教学光盘,包含全书实例操作过程录屏AVI文件和实例源文件,读者可以通过多媒体光盘方便直观地学习本书内容。
本书由三维书屋工作室总策划,军械工程学院的周冰老师主编。另外,参与本书编写的人员还有解璞、刘昌丽、康士廷、王培合、王艳池、王玉秋、王义发、王玮、胡仁喜、王敏、杨雪静、闫聪聪、孟培、李兵等,在此一并表示感谢。
由于时间仓促,加上编者水平有限,书中不足之处在所难免,望广大读者发送邮件到[email protected]批评指正,编者将不胜感激。
作 者
2014.2
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第3章原理图设计
内容指南
本章详细介绍关于原理图设计的一般流程。在AltiumDesigner13中,只有设计出符合需要和规则的电路原理图,才能顺利对其进行信号分析与仿真分析,终变为可以用于生产的PCB印制电路板文件。
知识重点
*原理图绘制步骤
*元件放置
3.1加载元件库
在绘制电路原理图的过程中,首先要在图纸上放置需要的元器件符号。AltiumDesigner13作为专业的电子电路计算机辅助设计软件,一般常用的电子元器件符号都可以在它的元件库中找到,用户只需在AltiumDesigner13元件库中查找所需的元器件符号,并将其放置在图纸适当的位置即可。
3.1.1打开“库”选项区域
将鼠标箭头放置在工作区右侧的“库”选项卡上,此时会自动弹出一个“库”选项区域,如图3-1所示。
如果在工作区右侧没有“库”选项卡,只要单击底部的面板控制栏(控制各面板的显示与隐藏)中的Libraries(库)按钮,即可在工作区右侧出现“库”选项卡,并自动弹出一个“库”选项区域,如图3-1所示。可以看到,在“库”选项区域中AltiumDesigner13系统已经装入了两个默认的元件库:通用元件库(MiscellaneousDevices.IntLib)以及通用接插件库(MiscellaneousConnectors.IntLib)。
3.1.2加载和卸载元件库
加载绘图所需的元件库常见的两种方法如下。
(1)选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令,或者在如图3-1所示的元件库面板上单击左上角的按钮,弹出一个“可用库”对话框,如图3-2所示。
可以看到此时系统已经装入的元件库,包括通用元件库(MiscellaneousDevices.IntLib)以及通用接插件库(MiscellaneousConnectors.IntLib)。图3-2中,“上移”按钮和“下移”按钮是用来改变元件库排列顺序的。
(2)在如图3-2所示的对话框中有三个选项卡,“工程”选项卡列出的是用户为当前工程自行创建的库文件。“已安装”选项卡列出的是系统中可用的库文件。
单击右下角的“安装”按钮,系统弹出如图3-3所示的选择库文件对话框。
在该对话框中选择确定的库文件夹,打开后选择相应的库文件,然后单击“打开”按钮,所选中的库文件就会出现在如图3-2所示的可用元件库对话框中。
重复操作可以把所需要的各种库文件添加到系统中,称为当前可用的库文件。加载完毕后,单击“关闭”按钮,关闭对话框。这时所有加载的元件库都出现在元件库面板中,用户可以选择使用。
在如图3-2所示的“可用库”对话框中选中一个库文件,单击“删除”按钮,即可将该元件库卸载。
3.2使用工具绘图
在原理图编辑环境中有一个图形工具栏,用于在原理图中绘制各种标注信息,使电路原理图更清晰,数据更完整,可读性更强。该图形工具栏中的各种图元均不具有电气连接特性,所以系统在做ERC检查及转换成网络表时,它们不会产生任何影响,也不会附加在网络表数据中。
3.2.1绘图工具条
单击图形工具图标,各种绘图工具按钮如图3-4所示,选择“放置”→“绘图工具”菜单命令后菜单中的各项命令具有对应的关系。
*:绘制直线;
*:绘制多边形;
*:绘制椭圆弧线;
*:绘制贝塞儿曲线;
*:添加说明文字;
*:放置文本框;
*:绘制矩形;
*:绘制圆角矩形;
*:绘制椭圆;
*:绘制扇形;
*:在原理图上粘贴图片。
3.2.2绘制直线
在原理图中,直线可以用来绘制一些注释性的图形,如表格、箭头、虚线等,或者在编辑元器件时绘制元器件的外形。直线在功能上完全不同于下面要说的导线,它不具有电气连接特性,不会影响到电路的电气结构。
直线的绘制步骤如下。
选择“放置”→“绘图工具”→“线”菜单命令,或者单击工具栏的(放置线)按钮,这时鼠标变成十字形状。
移动鼠标到需要放置Line的位置处,单击确定直线的起点,多次单击确定多个固定点,一条直线绘制完毕后单击鼠标右键退出当前直线的绘制。
此时鼠标仍处于绘制直线的状态,重复步骤2的操作即可绘制其他的直线。在直线绘制过程中,需要拐弯时,可以单击鼠标确定拐弯的位置,同时通过按下Shift+空格键来切换拐弯的模式。在T型交叉点处,系统不会自动添加节点。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置直线属性。双击需要设置属性的直线(或在绘制状态下按Tab键),系统将弹出相应的直线属性编辑对话框,如图3-5所示。
在该对话框中可以对线宽、类型和直线的颜色等属性进行设置。
*“线宽”:有Smallest(小)、Small(细小)、Medium(中等)和Large4种线宽可供用户选择。
*“线种类”:有Solid(实线)、Dashed(虚线)和Dotted(斑点线)三种线型可供选择。
*“颜色”:对直线的颜色进行设置。
属性设置完毕后单击“确定”按钮关闭设置对话框。
3.2.3添加贝塞儿曲线
贝塞儿曲线是一种表现力非常丰富的曲线,主要用来描述各种波形曲线,如正弦和余弦曲线等。贝塞儿曲线的绘制与直线的绘制类似,固定多个顶点(少4个,多50个)后即可完成曲线的绘制。如图3-6所示。
添加贝塞儿曲线的步骤如下:
选择“放置”→“绘图工具”→“贝塞儿曲线”菜单命令,或者单击工具栏的按钮,这时鼠标变成十字形状。
移动鼠标到需要放置贝塞儿曲线的位置处,多次单击确定多个固定点。图3-7为绘制完成的余弦曲线的选中状态,移动4个固定点即可改变曲线的形状。
此时鼠标仍处于放置贝塞儿曲线的状态,重复步骤2的操作即可放置其他的贝塞儿曲线。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置贝塞儿曲线属性。
双击需要设置属性的贝塞儿曲线(或在绘制状态下按Tab键),系统将弹出相应的贝塞儿曲线属性编辑对话框,如图3-7、图3-8所示
在该对话框中可以对贝塞儿曲线的线宽和颜色进行设置。属性设置完毕后单击“确定”按钮关闭设置对话框。其他绘制工具与绘制直线和贝塞儿曲线工具使用方法类似,不再赘述。
3.3放置元件
原理图中有两个基本要素:元件符号和线路连接。绘制原理图的主要操作就是将元件符号放置在原理图图纸上,然后用线将元件符号中的管脚连接起来,建立正确的电气连接。在放置元件符号前,需要知道元件符号在哪一个元件库中,并需要载入该元件库。
3.3.1元件的搜索
AltiumDesigner13提供了强大的元件搜索能力,帮助用户在元件库中定位元件。
1.查找元件
“选择“工具”→“发现器件”菜单命令,或在“库”面板中单击“查找”按钮,或按快捷键+”,系统将弹出如图3-9所示的“搜索库”对话框。在该对话框中用户可以搜索需要的元件。搜索元件需要设置的参数如下。
*“范围”下拉列表框:用于选择查找类型。有Components(元件)、ProtelFootprints(PCB封装)、3DModels(3D模型)和DatabaseComponents(数据库元件)4种查找类型。
*“可用库”单选按钮:选中后,系统会在已经加载的元件库中查找。
*“库文件路径”单选按钮:选中后,系统会按照设置的路径进行查找。
*“精确搜索”单选按钮:选中后,系统会在上次查询结果中进行查找。
*“路径”选项组:用于设置查找元件的路径。只有在点选“库文件路径”单选按钮时才有效。单击“路径”文本框右侧的按钮,系统将弹出“浏览文件夹”对话框,供用户设置搜索路径。若选中“包含子目录”复选框,则包含在指定目录中的子目录也会被搜索。“文件面具”文本框用于设定查找元件的文件匹配符,“*”表示匹配任意字符串。
*Advanced(高级)选项:用于进行高级查询,如图3-10所示。在该选项的文本框中,可以输入一些与查询内容有关的过滤语句表达式,有助于使系统进行更快捷、更准确的查找。在文本框中输入“LM741*”,单击“查找”按钮后,系统开始搜索,如图3-11所示。
2.显示找到的元件及所在的元件库
查找LM741后的元件库面板如图3-12所示。可以看到,符合搜索条件的元件名、描述、所在的库及封装形式在面板上被一一列出,供用户浏览使用。
图3-12显示找到的元件
3.加载找到的元件所在元件库
选中需要的元件(不在系统当前可用的库文件中),单击鼠标右键,在弹出的右键快捷菜单中执行放置元件命令,或者单击元件库面板右上方的按钮,系统弹出如图3-13所示的是否加载库文件的提示框。
单击按钮,则元件所在的库文件被加载。单击按钮,则只使用该元件而不加载其元件库。
3.3.2元件的放置
在元件库中找到元件后,加载该元件库,以后就可以在原理图上放置元件了。在AltiumDesigner13中有两种方法放置元件,分别是通过“库”面板放置和菜单放置。下面将以放置元件LM741为例,叙述两种放置方法的过程。
在放置元件之前,应该对所需要的元件加以选择,并且确认所需要的元器件所在的库文件已经装载,若没有装载库文件,请按照前面介绍的方法进行装载,否则系统会提示所需要的元器件不存在。
1.通过“库”面板放置元件
通过“库”面板放置元件的步骤如下:
打开“库”面板,载入所要放置元件所在的库文件,需要的元件LM741CN在元件库NSCAmplifier.IntLib中,加载这个元件库。如图3-14所示,在下拉选项中选择该文件,该元件库出现在文本框中,可以放置其中的所有元件。在后面的浏览器中将显示库中所有的元件。
在浏览器中选中所要放置的元件,该元件将以高亮显示,此时可以放置该元件的符号。NSCAmplifier.IntLib元件库中的元件很多,为了快速定位元件,可以在上面的文本框中键入所要放置元件的名称或元件名称的一部分,键入后只有包含键入内容的元件才会出现在浏览器中。在这里,所要放置的元件为LM741CN,因此键入“LM741*”字样。它将出现在浏览器中,单击选中该元件。
选中元件后,在“库”面板中将出现元件符号的预览以及元件的模型预览,确定是想要放置的元件后,单击面板上方的按钮,鼠标将变成十字形状并附带着元件LM741CN的符号出现在工作窗口中,如图3-15所示
移动鼠标到合适的位置,单击左键,元件将被放置在鼠标停留的地方。此时系统仍处于放置元件状态,可以继续放置该元件。在完成放置选中元件后,单击鼠标右键或者按Esc键退出元件放置的状态,结束元件的放置。
完成一些元件的放置后,可以对元件位置进行调整,设置这些元件的属性。然后重复刚才的步骤,放置另外的元件。
2.通过菜单命令放置元件
执行“放置”→“器件”菜单命令,系统弹出如图3-16所示的放置元件对话框,在该对话框中,可以设置放置元件的有关属性。具体的放置元件步骤如下:
单击图3-16所示“放置端口”对话框中“物理元件”后面的“选择”按钮,系统弹出如图3-17所示的“浏览库”对话框,在元件库NSCAmplifier.IntLib中选择元件LM741CN。
单击“确定”按钮,对话框中将显示选中的内容,如图3-17所示。此时对话框中还显示了被放置元件的部分属性。
*“逻辑符号”栏:该元件在库中的表示名称。
*“标识”栏:被放置元件在原理图中的标号。这里放置的元件为三极管,因此采用Q作为元件标号。
*“注释”栏:被放置元件的说明。
*“封装”栏:被放置元件的封装。如果元件所在的元件库为集成元件库,在本栏中将显示集成元件库中该元件对应的封装,否则用户还需要另外给该元件设置封装信息。这里不需要给元件设置封装。
完成设置后,单击“确定”按钮,后面的步骤和通过“库”面板放置元件的步骤完全一样,这里不再赘述。
3.3.3元件位置的调整
1.元件的移动
在AltiumDesigner13中,元件的移动有两种情况,一种是在同一平面内移动,称为“平移”;另一种是一个元件将另一个元件遮住的时候,同样需要移动位置来调整它们之间的上下关系,这种元件间的上下移动称为“层移”。
对于元件的移动,系统提供了相应的菜单命令。选择“编辑”→“移动”菜单命令,相应的移动菜单命令如图3-18所示。
除了使用菜单命令移动元件外,在实际原理图的绘制过程中,常用的方法就是直接使用鼠标来实现移动功能。
(1)使用鼠标移动单个的未选取元件
将光标指向需要移动的元件(不需要选中),按下鼠标左键不放,此时光标会自动滑到元件的电气节点上(显示红色星形标记)。拖动鼠标,元件随之一起移动,到达合适位置后,松开鼠标左键,元件即被移动到当前位置。
(2)使用鼠标移动单个的已选取元件
如果需要移动的元件已经处于选中状态,将光标指向该元件,同时按下鼠标左键不放,拖动元件到指定位置。
(3)使用鼠标移动多个元件
需要同时移动多个元件时,首先应将要移动的元件全部选中,然后在其中任意一个元件上按下鼠标左键并拖动,到适当位置后,松开鼠标左键,则所有选中的元件都移动到了当前的位置。
(4)使用(移动选择对象)图标移动元件
对于单个或多个已经选中的元器件,单击主工具栏中的(移动选择对象)图标后,光标变成十字形,移动光标到已经选中的元件附近,单击鼠标,所有已经选中的元件随光标一起移动,到正确位置后,在此单击鼠标,完成移动。
(5)使用键盘移动元件
元件在被选中的状态下,可以使用键盘来移动元件。
*+键:每按一次,元件左移一个网格单元。
*+键:每按一次,元件右移一个网格单元。
*+键:每按一次,元件上移一个网格单元。
*+键:每按一次,元件下移一个网格单元。
*++键:每按一次,元件左移10个网格单元。
*++键:每按一次,元件右移10个网格单元。
*++键:每按一次,元件上移10个网格单元。
*++键:每按一次,元件下移10个网格单元。
2.元件的旋转
(1)单个元件的旋转
单击要旋转的元件并按住不放,将出现十字光标,此时,按下面的功能键,即可实现旋转:
*Space键:每按一次,被选中的元件逆时针旋转90°。
*X键:被选中的元件左右对调。
*Y键:被选中的元件上下对调。
旋转至合适的位置后放开鼠标左键,即可完成元件的旋转。
(2)多个元件的旋转
在AltiumDesigner13中还可以将多个元件旋转。方法是:先选定要旋转的元件,然后用单击其中任何一个元件并按住不放,再按功能键,即可将选定的元件旋转,放开鼠标左键完成操作。
3.3.4元件的排列与对齐
选择“编辑”→“对齐”菜单命令,系统弹出如图3-19所示的“对齐”菜单。其中各个命令说明如下。
*“左对齐”命令:将选定的元件向左边的元件对齐。
*“右对齐”命令:将选定的元件向右边的元件对齐。
*“水平中心对齐”命令:将选定的元件向左边元件和右边元件的中间位置对齐。
*“水平分布”命令:将选定的元件向左边元件和右边元件之间等间距对齐。
*“顶对齐”命令:将选定的元件向上面的元件对齐。
*“底对齐”命令:将选定的元件向下面的元件对齐。
*“垂直中心对齐”命令:将选定的元件向上面元件和下面元件的中间位置对齐。
*“垂直分布”命令:将选定的元件在上面元件和下面元件之间等间距放置。
*“对齐到栅格上”命令:选中的元件对齐在网格点上,这样便于电路连接。
*“对齐”命令:执行该命令,将弹出如图3-20所示的“排列对象”对话框。
“排列对象”对话框中的各选项说明如下。
(1)“水平排列”选项组,该栏中包括下面一些选项。
*“不改变”单选按钮:选择该项,则保持不变。
*“左边”单选按钮:选择该项,作用同“左对齐”。
*“居中”单选按钮:选择该项,作用同“水平居中”。
*“右边”单选按钮:选择该项,作用同“右对齐”。
*“平均分布”单选按钮:选择该项,作用同“水平中心分布”。
(2)“垂直排列”选项组,该栏中包括下列一些选项。
*“不改变”单选按钮:选择该项,则保持不变。
*“置顶”单选按钮:选择该项,作用同“顶对齐”。
*“居中”单选按钮:选择该项,作用同“垂直中心对齐”。
*“置底”单选按钮:选择该项,作用同“底对齐”。
*“平均分布”单选按钮:选择该项,作用同“垂直分布”。
(3)“按栅格移动”复选框:选择该项,对齐后,元件将被放到网格点上。
3.3.5元件的属性编辑
在原理图上放置的所有元件都具有自身的特定属性,在放置好每一个元件后,应该对其属性进行正确的编辑和设置,以免对后面的网络表及PCB板的制作带来错误。
元件属性设置具体包含以下5个方面的内容:元件的基本属性设置、元件的外观属性设置、元件的扩展属性设置、元件的模型设置、元件管脚的编辑。
1.手动方式编辑
双击原理图中的元件,或者选择“编辑”→“改变”菜单命令,在原理图编辑窗口内,光标变成十字形,将光标移到需要编辑属性的元件上单击,系统会弹出相应的属性编辑对话框,如图3-21所示,是三极管2N3904的属性编辑对话框。
用户可以根据自己的实际情况设置图3-21所示的对话框,完成设置后,单击按钮确认。
2.自动编辑
在电路原理图比较复杂,有很多元件的情况下,如果用手工方式逐个编辑元件的标识,不仅效率低,而且容易出现标识遗漏、跳号等现象。此时,可以使用AltiumDesigner13系统所提供的自动标识功能来轻松完成对元件的编辑。
设置元件自动标号的方式如下:
选择“工具”→“注解”菜单命令,系统会弹出“注释”对话框,如图3-22所示。该对话框中各选项的含义如下。
图3-22“注释”设置对话框
*“处理顺序”下拉列表:用来设置元件表示的处理顺序。单击按钮,有4种选择方案:
>UpThenAcross(先下上后左右):按照元件在原理图上的排列位置,先按自下而上,再按自左到右的顺序自动标识。
>DownThenAcross(先上下后左右):按照元件在原理图上的排列位置,先按自上而下,再按自左到右的顺序自动标识。
>AcrossThenUp(先左右后下上):按照元件在原理图上的排列位置,先按自左到右,再按自下而上的顺序自动标识。
>AcrossThenDown(先左右后上下):按照元件在原理图上的排列位置,先按自左到右,再按自上而下的顺序自动标识。
*“匹配选项”列表框:从该列表框选择元件的匹配参数,在对话框的右下方有对该项的注释概要。
*“原理图页面注释”区域:该区域用来选择要标识的原理图,并确定注释范围、起始索引值及后缀字符等。
>“原理图页面”:用来选择要标识的原理图文件。可以直接单击“所有的打开”按钮选中所有文件,也可以单击“所有的关闭”按钮取消选择所有文件,然后单击所需的文件前面的复选框进行选中。
>“注释范围”:用来设置选中的原理图要标注的元件范围,有三种选择:All(全部元件)、IgnoreSelectedParts(不标注选中的元件)、OnlySelectedParts(只标注选中的元件)。
>“顺序”:用来设置同类型元件标识序号的增量数。
>“启动索引”:用来设置起始索引值。
>“后缀”:用来设置标识的后缀。
*“更新更改列表”列表框:用来显示元件的标号在改变前后的情况,并指明元件在哪个原理图文件中。
执行元件自动标号操作:
*单击对话框中的(复位所有)按钮,然后在弹出的对话框中单击“确定”按钮确定复位,系统会使元件的标号复位,即变成标识符加上问号的形式。
*单击“更新更改列表”按钮,系统会根据配置的注释方式更新标号,并且显示在“提议更改列表”列表框中。
*单击“接受更改(创建ECO)”按钮,系统将弹出“工程更改顺序”对话框,显示出标号的变化情况,如图3-23所示。在该对话框中,可以使标号的变化有效。
*单击图3-23所示对话框中的“生效更改”按钮,可以使标号变化有效,但此时原理图中的元件标号并没有显示出变化,单击“执行更改”按钮,原理图中元件标号即显示出变化。
*单击“报告更改”按钮,可以以预览表的方式报告有那些变化,如图3-24所示。
图3-24更新预览表
3.4元器件的删除
删除多余的元器件可以用不同的操作方法,这里首先介绍简单的两种方法。
(1)首先将鼠标箭头移至要删除的元件中心,然后单击该元件,使该元件处于被选中的状态,按键盘上的Delete键即可删除该元件。
(2)在AltiumDesigner13集成操作环境的左下角,选择“编辑”→“删除”菜单命令,鼠标箭头上会悬浮着一个十字叉,将鼠标箭头移至要删除元件的中心单击即可删除该元件。
如果还有其他元件需要删除,只需要重复上述操作即可。如果没有其他元件需要删除,可以通过单击鼠标右键或者按Esc键退出删除元件的操作。
删除元件的两种操作方法各有所长,种方法适合删除单个元件,第二种方法适合删除多个元件。
3.5元件的电气连接
元器件之间电气连接的主要方式是通过导线来连接。导线是电路原理图中重要也是用得多的图元,它具有电气连接的意义,不同于一般的绘图工具。绘图工具没有电气连接的意义。
3.5.1用导线连接元件
导线是电气连接中基本的组成单位,放置线的详细步骤如下。
选择“放置”→“线”菜单命令,或单击“布线”工具栏中的“放置线”按钮,也可以按下快捷键操作P+W,这时鼠标变成十字形状并附加一个叉记号,如图3-25所示。
将鼠标移动到想要完成电气连接的元件的管脚上,单击放置线的起点。由于设置了系统电气捕捉节点(electricalsnap),因此,电气连接很容易完成。出现红色的记号表示电气连接成功,如图3-26所示。移动鼠标多次单击可以确定多个固定点,后放置线的终点,完成两个元件之间的电气连接。此时鼠标仍处于放置线的状态,重复上面操作可以继续放置其他的导线。
图3-25绘制导线时的鼠标图3-26导线的绘制
导线的拐弯模式。如果要连接的两个管脚不在同一水平线或同一垂直线上,则绘制导线的过程中需要单击鼠标确定导线的拐弯位置,而且可以通过按Shift+空格键来切换选择导线的拐弯模式,共有三种:直角、45°角、任意角,如图3-27所示。导线绘制完毕,单击鼠标右键或按Esc键即可退出绘制导线操作。
图3-27导线的拐弯模式
设置导线的属性。任何一个建立起来的电气连接都被称为一个网络(Net),每个网络都有自己的名称,系统为每一个网络设置默认的名称,用户也可以自己进行设置。原理图完成并编译结束后,在导航栏中即可看到各种网络的名称。在绘制导线的过程中,用户便可以对导线的属性进行编辑。双击导线或者在鼠标处于放置线的状态时按Tab键即可打开导线的属性编辑对话框,如图3-28所示
在该对话框中主要是对线的颜色、线宽参数进行设置。
*“颜色”:单击对话框中的颜色块,即可在弹出的对话框中选择设置需要的导线颜色。系统默认为深蓝色。
*“线宽”:单击右边的Small按钮,打开下拉列表框,有4个选项—Smallest(小)、Small(细小)、Medium(中等)和Large()可供用户选择。系统默认为Small(小)。实际中应该参照与其相连的元件管脚线宽度进行选择。
3.5.2总线的绘制
总线是一组具有相同性质的并行信号线的组合,如数据总线、地址总线、控制总线等。在大规模的原理图设计,尤其是数字电路的设计中,只用导线来完成各元件之间的电气连接的话,则整个原理图的连线就会显得细碎而烦琐,而总线的运用则可大大简化原理图的连线操作,可以使原理图更加整洁、美观。
原理图编辑环境下的总线没有任何实质的电气连接意义,仅仅是为了绘图和读图的方便而采取的一种简化连线的表现形式。
总线的绘制与导线的绘制基本相同,具体操作步骤如下:
选择“放置”→“总线”菜单命令,或单击工具栏中的(放置总线)按钮,也可以按下快捷键操作P+B,这时鼠标变成十字形状。
将鼠标移动到想要放置总线的起点位置,单击鼠标确定总线的起点。然后拖动鼠标,单击确定多个固定点和终点,如图3-29所示。总线的绘制不必与元件的管脚相连,它只是为了方便接下来对总线分支线的绘制而设定的。
设置总线的属性。
在绘制总线的过程中,用户便可以对总线的属性进行编辑。双击总线或者在鼠标处于放置总线的状态时按Tab键即可打开总线的属性编辑对话框,如图3-30所示。
3.5.3绘制总线分支线
总线分支线是单一导线与总线的连接线。使用总线分支线把总线和具有电气特性的导线连接起来,可以使电路原理图更为美观、清晰且具有专业水准。与总线一样,总线分支线也不具有任何电气连接的意义,而且它的存在并不是必须的,即便不通过总线分支线,直接把导线与总线连接也是正确的。
放置总线分支线的操作步骤如下:
选择“放置”→“总线进口”菜单命令,或单击工具栏中的(放置总线进口)按钮,也可以按下快捷键操作P+U,这时鼠标变成十字形状。
在导线与总线之间单击鼠标,即可放置一段总线分支线。同时在该命令状态下,按空格键可以调整总线分支线的方向,如图3-31所示。
设置总线分支线的属性。在绘制总线分支线的过程中,用户便可以对总线分支线的属性进行编辑。双击总线分支线或者在鼠标处于放置总线分支线的状态时按Tab键即可打开总线分支线的属性编辑对话框,如图3-32所示。
3.5.4放置手动连接
在AltiumDesigner13中,默认情况下,系统会在导线的T型交叉点处自动放置电气节点,表示所画线路在电气意义上是连接的。但在其他情况下,如十字交叉点处,由于系统无法判断导线是否连接,因此不会自动放置电气节点。如果导线确实是相互连接的,就需要用户自己手动来放置电气节点。
手动放置电气节点的步骤如下:
选择“放置”→“手动连接”菜单命令,也可以按下快捷键操作P+J,这时鼠标变成十字形状,并带有一个电气节点符号。
移动光标到需要放置电气节点的地方,单击即可完成放置,如图3-33所示。此时鼠标仍处于放置电气节点的状态,重复操作即可放置其他的节点。
设置电气节点的属性。在放置电气节点的过程中,用户便可以对电气节点的属性进行编辑。双击电气节点或者在鼠标处于放置电气节点的状态时按Tab键即可打开电气节点的属性编辑对话框,如图3-34所示。在该对话框中可以对节点的颜色、位置及大小进行设置。属性编辑结束后按OK按钮即可关闭该对话框。
系统存在着默认的自动放置节点的属性,用户也可以按照自己的愿望进行改变。单击“工具”→“设置原理图参数”菜单命令,打开“参数选择”属性对话框,选择Schematic(原理图)→Compiler(编辑器)选项卡即可对各类节点进行设置,如图3-35所示。
*“自动连接”的设置
>“显示在线上”复选框:选中该复选框,则显示在导线上自动设置的节点,系统默认为选中状态。在下面的Size(线宽)和Color(颜色)项中可以对节点的大小和颜色进行设置。
>“显示在总线上”复选框:选中该复选框,则显示在总线上自动设置的节点,系统默认为选中状态。在下面的Size(线宽)和Color(颜色)项中可以对节点的大小和颜色进行设置。
*“手动连接状态”的设置
“显示”、“大小”和“颜色”各选项分别控制着节点的显示、大小和颜色,用户可以自行设置。
*导线相交时的导线模式
选择Schematic(原理图)→General(常规)选项卡,如图3-36所示。选中“显示Cross-Overs”(显示交叉导线)复选框则可改变原理图中的交叉导线显示。系统的默认设置为取消对该复选框的选中状态。
3.5.5放置电源符号
电源和接地符号是电路原理图中必不可少的组成部分。在AltiumDesigner13中提供了多种电源和接地符号供用户选择,每种形状都有相应的网络选项卡作为标识。
放置电源和接地符号的步骤如下:
选择“放置”→“电源符号”菜单命令,或单击工具栏中的或按钮,也可以按下快捷键操作P+O,这时鼠标变成十字形状,并带有一个电源或接地符号。
移动光标到需要放置电源或接地的地方,单击即可完成放置,如图3-37所示。此时鼠标仍处于放置电源或接地的状态,重复操作即可放置其他的电源或接地符号。
设置电源和接地符号的属性。在放置电源和接地符号的过程中,用户便可以对电源和接地符号的属性进行编辑。双击电源和接地符号或者在鼠标处于放置电源和接地符号的状态时按Tab键即可打开电源和接地符号的属性编辑对话框,如图3-38所示。在该对话框中可以对电源端口的颜色、风格、位置、旋转角度及所在网络的属性进行设置。属性编辑结束后单击确定按钮即可关闭该对话框。
3.5.6放置网络标号
在原理图绘制过程中,元器件之间的电气连接除了使用导线外,还可以通过设置网络选项卡的方法来实现。
网络选项卡具有实际的电气连接意义,具有相同网络选项卡的导线或元件管脚不管在图上是否连接在一起,其电气关系都是连接在一起的。特别是在连接的线路比较远,或者线路过于复杂,而使走线比较困难时,使用网络选项卡代替实际走线可以大大简化原理图。
下面以放置电源网络选项卡为例介绍网络选项卡的放置,具体步骤如下:
选择“放置”→“网络标号”菜单命令,或单击工具栏中的(放置网络标号)按钮,也可以按下快捷键操作P+N,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号NetLabel1。
移动光标到需要放置网络选项卡的导线上,当出现红色米字标志时,单击即可完成放置,如图3-39所示。此时鼠标仍处于放置网络选项卡的状态,重复操作即可放置其他的网络选项卡。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置网络选项卡的属性。在放置网络选项卡的过程中,用户便可以对网络选项卡的属性进行编辑。双击网络选项卡或者在鼠标处于放置网络选项卡的状态时按Tab键即可打开“网络选项卡”对话框,如图3-40所示。在该对话框中可以对“网络”的颜色、位置、旋转角度、名称及字体等属性进行设置。属性编辑结束后按“确定”按钮即可关闭该对话框。
用户也可在工作窗口中直接改变Net(网格)的名称,具体操作步骤如下:
选择“工具”→“设置原理图参数”菜单命令,打开“参数选择”对话框,选择Schematic(原理图)→General(常规)选项卡,选中“使能In-Place编辑”(能够在当前位置编辑)复选框(系统默认即为选中状态),如图3-41所示。
此时在工作窗口中用单击网络选项卡的名称,过一段时间后再一次单击网络选项卡的名称即可对该网络选项卡的名称进行编辑。
3.5.7放置输入/输出端口
通过上面的学习我们知道,在设计原理图时,两点之间的电气连接,可以直接使用导线连接,也可以通过设置相同的网络选项卡来完成。还有一种方法,即使用电路的输入输出端口,能同样实现两点之间(一般是两个电路之间)的电气连接。相同名称的输入输出端口在电气关系上是连接在一起的,一般情况下在一张图纸中是不使用端口连接的,层次电路原理图的绘制过程中常用到这种电气连接方式。
放置输入输出端口的具体步骤如下:
选择“放置”→“端口”菜单命令,或单击工具栏中的(放置端口)按钮,也可以按下快捷键操作P+R,这时鼠标变成十字形状,并带有一个输入输出端口符号。
移动光标到需要放置输入输出端口的元器件管脚末端或导线上,当出现红色米字标志时,单击确定端口的一端位置。然后拖动鼠标使端口的大小合适,再次单击鼠标确定端口的另一端位置,即可完成输入输出端口的一次放置,如图3-42所示。此时鼠标仍处于放置输入输出端口的状态,重复操作即可放置其他的输入输出端口。
设置输入输出端口的属性。在放置输入输出端口的过程中,用户便可以对输入输出端口的属性进行编辑。双击输入输出端口或者在鼠标处于放置输入输出端口的状态时按Tab键即可打开输入输出端口的属性编辑对话框,如图3-43所示。
图3-42放置输入输出端口图3-43输入输出端口属性设置
*“队列”:对端口名称的位置进行设置,有Center(居中)、Left(靠左)和Right(靠右)三种端口长度的设置。
*“填充颜色”:端口内填充颜色的设置。
*“边界颜色”:边框颜色的设置。
*“类型”:端口外观风格的设置,有None(Horizontal)(无水平)、Left(左边)、Right(右边)、Left&Right(左与右)、None(Vertical)(无垂直)、Top()、Bottom(底部)和Top&Bottom(顶与底)8种选择。
*“位置”:端口位置的设置。
*“名称”:端口名称的设置。这是端口重要的属性之一,具有相同名称的端口存在着电气连接特性。
*“ID”:的ID。用户一般不需要改动此项,只保留默认设置即可。
*“I/O类型”:设置端口的电气特性,对后来的电气法则提供一定的依据。有Unspecified(未指明或不确定)、Output(输出)、Input(输入)和Bidirectional(双向型)4种类型可供选择。
3.5.8放置忽略ERC测试点
在电路设计过程中,系统进行电气规则检查(ERC)时,有时会产生一些不希望的错误报告。例如,出于电路设计的需要,一些元器件的个别输入管脚有可能被悬空,但在系统默认情况下,所有的输入管脚都必须进行连接,这样在ERC检查时,系统会认为悬空的输入管脚使用错误,并在管脚处放置一个错误标记。
为了避免用户为检查这种“错误”而浪费时间,可以使用忽略ERC测试符号,让系统忽略对此处的ERC测试,不再产生错误报告。
放置忽略ERC测试点的具体步骤如下:
选择“放置”→“指示”→GenericNoERC(忽略ERC测试点)菜单命令,或单击工具栏中的(放置忽略ERC测试点)按钮,也可以按下快捷键操作P+I+N,这时鼠标变成十字形状,并带有一个红色的小叉(忽略ERC测试符号)。
移动光标到需要放置忽略ERC测试点的位置处,单击即可完成放置,如图3-44所示。此时鼠标仍处于放置忽略ERC测试点的状态,重复操作即可放置其他的忽略ERC测试点。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置忽略ERC测试点的属性。在放置忽略ERC测试点的过程中,用户便可以对忽略ERC测试点的属性进行编辑。双击忽略ERC测试点或者在鼠标处于放置忽略ERC测试点的状态时按Tab键即可打开忽略ERC测试点的属性编辑对话框,如图3-45所示。在该对话框中可以对NoERC的颜色及位置属性进行设置。属性编辑结束后单击“确定”按钮即可关闭该对话框。
3.5.9放置PCB布线指示
用户绘制原理图的时候,可以在电路的某些位置放置PCB布线指示,以便预先规划指定该处的PCB布线规则,包括铜模的厚度、布线的策略、布线优先权及布线板层等。这样,在由原理图创建PCB印制板的过程中,系统就会自动引入这些特殊的设计规则。
放置PCB布线指示的具体步骤如下:
选择“放置”→“指示”→“PCB布局”菜单命令,也可以按快捷键操作P+I+P,这时鼠标变成十字形状,并带有一个PCB布线指示符号。
移动光标到需要放置PCB布线指示的位置处,单击即可完成放置,如图3-46所示。此时鼠标仍处于放置PCB布线指示的状态,重复操作即可放置其他的PCB布线指示符号,单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置PCB布线指示的属性。在放置PCB布线指示的过程中,用户便可以对PCB布线指示的属性进行编辑。双击PCB布线指示或者在鼠标处于放置PCB布线指示的状态时按Tab键即可打开PCB布线指示的属性编辑对话框,如图3-47所示。在该对话框中可以对PCB布线指示的名称、位置、旋转角度及布线规则属性进行设置。
*名称:用来输入PCB布线指示的名称。
*定位:设定PCB布线指示在原理图上的放置方向,同样有4个选项—0Degrees、90Degrees、180Degrees和270Degrees。
*位置X、Y:设定PCB布线指示在原理图上的X轴和Y轴坐标。
*参数坐标窗口:该窗口内列出了该PCB布线指示的相关参数,包括名称、数值及类型。选中任一参数值,单击“编辑”按钮,系统弹出如图3-48所示的“参数属性”设置对话框。
在该窗口中直接单击“编辑规则值”按钮,会进入如图3-49所示的选择PCB设计规则类型窗口,窗口内列出了PCB布线时用到的所有规则类型供用户选择。
例如,选中WidthConstraint(铜膜线宽度),单击“确定”按钮后,则打开相应的铜膜线宽度设置对话框,如图3-50所示。该对话框分为两部分,上面是图形显示部分,下面是列表显示部分。对于铜膜线的宽度,既可以在上面设置,也可以在下面设置。属性编辑结束后按“确定”按钮即可关闭该对话框。
3.6操作实例
通过前面章节的学习,用户对AltiumDesigner13原理图编辑环境、原理图编辑器的使用有了初步的了解,这一节从完成简单电路原理图的绘制,来说明具体如何运用原理图编辑器来完成电路的设计工作。
3.6.1单片机逻辑系统原理图设计
本节从简单电路入手,如图3-51所示。通过对单片机逻辑系统图的绘制,系统介绍如何完整绘制电路图。其主要的操作步骤如下:
启动AltiumDesigner13,打开Files(文件)面板,在“新的”选项栏中单击BlankProject(PCB)(空白工程文件)选项,则在Projects(工程)面板中出现新建的工程文件,系统提供的默认文件名为PCB_Project1.PrjPCB,如图3-52所示。
在工程文件PCB_Project1.PrjPCB上单击右键,在弹出的右键快捷菜单中单击“保存工程为”命令,在弹出的保存文件对话框中输入文件名“单片机逻辑系统”,并保存在指定的文件夹中。此时,在Projects(工程)面板中,工程文件名变为“单片机逻辑系统.PrjPCB”。该工程中没有任何内容,可以根据设计的需要添加各种设计文档。
在工程文件“单片机逻辑系统.PrjPCB”上单击右键,在弹出的右键快捷菜单中单击“给工程添加新的”→Schematic(原理图)命令。在该工程文件中新建一个电路原理图文件,系统默认文件名为Sheet1.SchDoc。在该文件上单击右键,在弹出的右键快捷菜单中单击“保存为”命令,在弹出的保存文件对话框中输入文件名“单片机逻辑系统”。此时,在Projects(工程)面板中,工程文件名变为“单片机逻辑系统.SchDoc”,如图3-53所示。在创建原理图文件的同时,也就进入了原理图设计系统环境。
在编辑窗口中单击右键,选择“设计”→“文档选项”菜单命令,系统将弹出如图3-54所示的“文档选项”对话框,对图纸参数进行设置。将图纸的尺寸及标准风格设置为A4,放置方向设置为Landscape(水平),标题块设置为Standard(标准),单击对话框中的“更改系统字体”按钮,系统将弹出“字体”对话框,如图3-55,在该对话框中,选择默认参数,单击“确定”按钮
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,系统将弹出“可用库”对话框。在该对话框中单击“添加库”按钮,打开相应的选择库文件对话框,在该对话框中选择确定的库文件MiscellaneousDevices.IntLib(通用元件库),单击“关闭”按钮,如图3-56所示,关闭该对话框。
在绘制原理图的过程中,放置元件的基本原则是根据信号的流向放置,从左到右,或从上到下。首先应该放置电路中的关键元件,然后放置电阻、电容等外围元件。
放置三极管元件。打开“库”面板,在当前元件库名称栏选择MiscellaneousDevices.IntLib,在过滤框条件文本框中输入QNPN,如图3-57所示。单击按钮,放置5个三极管元件在原理图纸上。
放置晶振元件。打开“库”面板,保持在当前元件库名称不变,在过滤框条件文本框中输入XTAL,如图3-58所示。单击按钮,将选择的一个晶振元件放置在原理图纸上。
放置可变电容元件。打开“库”面板,保持在当前元件库名称不变,在过滤框条件文本框中输入CapVar,如图3-59所示。单击按钮,将选择的可变电容元件放置在原理图纸上。
放置电阻、电容元件。按照与上面相同的方法进行加载,其中,放置4个电容元件Cap(无极性电容),7个电阻元件Res3(两端口可变电阻),加载结果如图3-60所示。
设置元件属性。在图纸上放置好元件之后,再对各个元件的属性进行设置,包括元件的标识、序号、型号、封装形式等。双击任意Cap元件,打开PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框,如图3-61所示。其他元件的属性设置可以参考此处,这里不再赘述。
设置好元件属性后,根据电路图合理地放置元件,以达到美观地绘制电路原理图的目的。布局结果如图3-62所示。在放置好各个元件并设置好相应的属性后,下面应根据电路设计的要求把各个元件连接起来。
连接导线。选择“放置”→“线”菜单命令或单击“连线”工具栏中的(放置线)按钮,放置电气连接,完成元件之间的端口及管脚的电气连接。绘制完成的单片机逻辑系统电路原理图如图3-51所示。
保存原理图。选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
至此,原理图的设计工作暂时告一段落。如果需要进行原理图后续编辑及PCB板的设计制作,还需要对设计好的电路进行电气规则检查和对原理图进行编译,这将在后面的章节中通过实例进行详细介绍。
3.6.2模拟电路原理图设计
本节将从实际操作的角度出发,绘制模拟电路,如图3-63所示。主要介绍原理图设计中经常遇到的一些知识点。包括查找元件及其对应元件库的载入和卸载、基本元件的编辑和原理图的布局和布线。
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)→“PCB工程”(印制电路板工程)菜单命令,新建工程文件。
选择“文件”→“保存工程为”菜单命令,弹出“另存为”对话框,选择路径,在对话框中输入文件名称,将新建的工程文件保存为“模拟电路.PrjPCB”。
选择“文件”→New(新建)→“原理图”菜单命令,在“模拟电路.PrjPCB”下显示新建的原理图文件。
选择“文件”→“保存为”菜单命令,将新建的原理图文件保存为“模拟电路.SchDoc”。
(2)元件库管理
元件库操作包括装载元件库和卸载元件库。
在知道元件所在元件库的情况下,通过“可用库”对话框加载该库。本实例中元件在MiscellaneousDevices.IntLib(通用元件库)和MiscellaneousConnectors.IntLib(通用接插件库)元件库中。
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,弹出如图3-64所示的“可用库”对话框。在“可用库”对话框的元件库列表中,选定其中的元件库,单击“上移”按钮,则该元件库可以向上移动一行;单击“下移”按钮,则该元件库可以向下移动一行;单击“删除”按钮,则系统卸载该元件库。
(3)查找元件
对不确定元件库的情况,可通过查找元件来加载元件库。本例中要放置2N2222元件,此元件不包含在以上加载的元件库中,因此元件库需要另行加载。
在“库”面板中,单击按钮,系统弹出“搜索库”对话框,如图3-65所示。
在文本框输入元件名2N2222,单击按钮,系统将在设置的搜索范围内查找元件。查找结果如图3-66所示,单击按钮,可以将该元件放置在原理图中。
(4)原理图图纸设置
选择“设计”→“文档选项”菜单命令,或者在编辑区内单击鼠标右键,并在弹出的快捷菜单中选择“选项”→“文档选项”菜单命令,弹出如图3-67所示的“文档选项”对话框,在该对话框中可以对图纸进行设置。
(5)原理图设计
放置元件。打开“库”面板,在当前元件库下拉列表中选择“MiscellaneousDevices.IntLib”元件库,然后在元件过滤栏的文本框中输入XTAL,在元件列表中查找晶振元件,并将查找所得晶振放入原理图中;在元件过滤栏的文本框中输入1N4001,并将查找所得二极管放入原理图中;选择“MiscellaneousConnectors.IntLib”元件库,在元件过滤栏中的文本框中输入Header16(16针连接器),单击按钮,在原理图中显示要放置的元件,同时在元件左上角显示十字光标,如图3-68所示;单击X键,元件关于X轴镜像反转,如图3-69所示。在空白处单击并将查找所得元件放入原理图中。依次放入其他元件。其中,ResPack2(排阻)两个,cap(电容)一个,Header20(20针连接器)一个,放置元件后的图纸如图3-70所示。
编辑元件。双击元件Header16,弹出PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框中,如图3-71所示。单击左下角按钮,弹出“元件管脚编辑器”对话框,如图3-72所示,选中“数量”栏下对应所有管脚,取消“名称”栏下所有管脚,如图3-73所示。单击按钮,完成元件管脚编辑,退出对话框。继续双击元件,弹出属性编辑对话框,在Properties(属性)选项组的Designator(标志符)栏中输入J1,在Comment(注释)栏中输入16PIN,单击按钮,退出对话框。元件修改结果如图3-74所示。用同样的方法修改Header20,结果如图3-75所示。
元件属性设置及元件布局。双击元件XTAL,弹出PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框,对元件的编号进行设置,如图3-76所示。单击按钮,弹出如图3-77所示的“元件管脚编辑器”对话框,取消“数量”栏复选框选中,调整管脚显示形式。用同样的方法可以对电容、连接器和电阻值进行设置。其余设置好的元件属性见表3-1。
表3-1元件属性
编号
注释/参数值
封装形式
C1
1μF
RAD-0.3
R1A
ResPack2
DIP-16
R1B
ResPack2
DIP-16
Q1
2N2222
22-03
D1
Diode1N4001
DO-41
Y1
XTAL
R38
根据电路图合理地放置元件,以达到美观地绘制电路原理图。设置好元件属性后的电路原理图图纸如图3-78所示。
(6)放置电源和接地符号
单击“连线”工具栏中的(VCC电源符号)按钮,在原理图中显示带十字光标的电源符号,单击Tab键,弹出“电源端口”对话框,如图3-79所示,选中“显示网络名”复选框,单击“确定”按钮,退出对话框,在原理图对应位置放置电源,本例共需要三个电源。单击“连线”工具栏中的(GND接地符号)按钮,单击Tab键,弹出“电源端口”对话框,如图3-80所示,取消“显示网络名”复选框的选择,放置接地符号,本例共需要两个接地。由于都是数字地,使用统一的符号表示即可,结果如图3-81所示。
(7)连接线路
布局好元件后,下一步的工作就是连接线路。单击工具栏中的(放置线)按钮,执行连线操作。连接好的电路原理图如图3-63所示。
(8)保存原理图
选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
本例中详细介绍了如何加载原理图元件库。根据原理图所需,在自带路径下加载对应元件的元件库。
3.6.3七段分割数码器电路设计
七段分割数码管电路如图3-82所示,实验台上设有两个共阴极七段数码管及驱动电路,段码为同相驱动器,位码为反相驱动。
图3-82七段分割数码器电路
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)的“选项”选项,在选择区域中取消对“标题块”复选框的选取,并在“标准风格”下拉列表框中选择图纸纸型为B型,如图3-83所示。
不选中“标题块”复选框,也就是取消了原理图图纸上的标题栏,这时候就可以在原理图图纸上按照自己的需要自行定义标题栏。
选择“察看”→“栅格”→“切换可视栅格”菜单命令,取消图纸上的栅格,这样在放置文本的时候就可以不受干扰。
(2)加载元件库
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,打开“可用库”对话框,然后在其中加载需要的元件库“BCDto7.SCHLIB”。本例中需要加载的元件库如图3-84所示。
(3)放置元件
选择“库”面板,在其中浏览刚刚加载的元件库“BCDto7.SCHLIB”,找到所需的元件74LS90。单击“库”面板中的按钮,带十字标记的元件浮动在原理图中,可直接在原理图空白处单击,放置元件,在后面操作中更改元件属性。也可直接单击Tab键,弹出PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框,在Properties(属性)选项组中的Designator(标志符)栏中输入U1,如图3-85所示,对元件编号。单击按钮,完成设置。同样的方法,在加载的对应元件库中选择主要元件。
(4)放置外围元件
在当前元件库下拉列表中选择MiscellaneousDevices.IntLib元件库,在元件过滤中输入RES3,单击按钮,在原理图中显示浮动的带十字光标的RES元件,单击Tab键,弹出元件属性编辑器,在Designator(标识符)栏输入R1,单击按钮,退出对话框,在原理图中单击,放置R1,在原理图中放置R1,同时继续显示带十字光标的可变电阻,编号自动向后递增为R2;在原理图中单击,放置R2,显示浮动的R3,以此类推,放置8个可变电阻。对设置好元件属性后的元件进行布局,结果如图3-86所示。
(5)放置电源和接地符号
单击“连线”工具栏中的(VCC电源符号)按钮,放置电源,本例共需要两个电源。单击“连线”工具栏中的(GND接地符号)按钮,放置接地符号,本例共需要一个接地,结果如图3-87所示。
对于难以用导线连接的元件,应该采用设置网络标号的方法,这样可以使原理图结构清晰,易读易修改。
(6)连接导线
选择“放置”→“线”菜单命令,或单击“连线”工具栏中的(放置线)按钮,完成元件之间的端口及管脚的电气连接,结果如图3-88所示。
(7)放置网络标号
选择“放置”→“网络标号”菜单命令,或单击工具栏中的(放置网络标号)按钮,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号NetLabel1。这时按Tab键打开“网络”选项卡对话框,然后在该对话框的“网络”文本框中输入网络选项卡的名称N1,单击按钮,退出该对话框。接着移动鼠标光标,将网络选项卡放置到总线分支上,继续显示浮动的带十字光标的网络标号,名称递增为N2,继续放置,终结果如图3-89所示。
(8)标注原理图
选择“放置”→“文本字符串”菜单命令,或单击“实用工具栏”工具栏下拉列表中的(放置文本字符串)按钮,显示浮动的文本图标,单击Tab按钮,弹出“标注”对话框,在“属性”选项组的“文本”栏中输入“BCDto7-SegmentDecoder”,如图3-90所示。在原理图左上角单击,完成放置,单击Esc键或单击鼠标右键退出操作,终得到如图3-82所示的原理图。
(9)保存原理图
选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
本例详细介绍了原理图元件的编号编辑方式,并根据不同方式或按照自己的习惯来定义元件。
3.6.4停电/来电自动告知电路图设计
本例设计的是由集成电路构成的停电来电自动告知电路图,如图3-91所示。适用于需要提示停电、来电的场合。VT1、VD5、R3组成了停电告知控制电路;IC1、D1等构成了来电告知控制电路;IC2、VT2、LS2为报警声驱动电路。
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)→“PCB工程”(印制电路板工程)菜单命令,然后单击右键选择“保存工程为”菜单命令将新建的工程文件保存为“停电来电自动告知电路.PrjPCB”。
选择“文件”→New(新建)→“原理图”菜单命令,然后单击右键选择“保存为”菜单命令将新建的原理图文件保存为“停电来电自动告知电路.SchDoc”。
(2)加载元件库
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,打开“可用库”对话框,然后在其中加载需要的元件库。本例中需要加载的元件库如图3-92所示。
(3)放置元件
选择“库”面板,在其中浏览刚刚加载的元件库UM66.SchLib,选中其中的音乐三极管元件UM66,如图3-93所示,单击按钮,在原理图中放置如图3-94所示的元件。
选择“库”面板,在其中浏览刚刚加载的元件库MiscellaneousDevices.IntLib,找到所需外围元件,三个电阻(Res2),一个直流电源(Battery),一个电容(Cap),三个极性电容(CapPol2),两个三极管(QNPN、PNP),一个电铃(Bell),一个电桥(Bridge),一个扬声器(Speaker),一个单刀单掷开关(SW-SPDT),一个二极管(Diode),然后将其放置在图纸上。如图3-95所示。
依次双击元件,设置元件属性,并对这些元件进行布局,布局的结果如图3-96所示。
(4)连接导线
选择“放置”→“线”菜单命令或单击“连线”工具栏中的(放置线)按钮,完成元件之间的端口及管脚的电气连接,结果如图3-97所示。
(5)放置电源符号
单击“连线”工具栏中的(VCC电源符号)按钮,放置电源,本例共需要一个电源,结果如图3-98所示。
(6)放置网络标号
选择“放置”→“网络标号”菜单命令,或单击工具栏中的(放置网络标号)按钮,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号NetLabel1。这时按Tab键打开如图3-99所示“网络标签”对话框,然后在该对话框的“网络”文本框中输入网络选项卡的名称3V,再单击按钮退出该对话框。接着移动鼠标光标,将网络选项卡放置到对应位置上,标注结
(7)标注原理图
选择“放置”→“文本字符串”菜单命令,或单击“实用工具栏”工具栏下拉列表中的(放置文本字符串)按钮,显示浮动的文本图标,单击Tab按钮,弹出“标注”对话框,在“属性”选项组的“文本”栏中依次输入“停电告知”、“来电告知”,如图3-101所示。单击按钮,退出对话框。终得到如图3-91所示的原理图。
(8)保存原理图
选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
在本例中,重点介绍了网络标号的绘制方法。使用网络选项卡代替实际走线可以大大简化原理图,可以使原理图更规范、整洁和美观。
3.6.5照明灯延时关断电路图设计
本例设计的电路作用是在夜晚有客人来访敲门或主人回家用钥匙开门时,均会自动控制开启照明灯,如图3-102所示,延迟时间可达40s以上,方便实用。
图3-102照明灯延时关断电路图
本例主要由微振动传感器、延迟光敏双重控制交流开关、电源交换器等电路构成。接通电源后220V交流电经VD3半波整流、R3限流、VD2稳压和C2滤波后,输出约12V直流电压,供控制电路使用。
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)→“PCB工程”(印制电路板工程)菜单命令,然后单击右键选择“保存工程为”菜单命令将新建的工程文件保存为“照明灯延时关断电路.PrjPCB”。
选择“文件”→New(新建)→“原理图”菜单命令,然后单击右键选择“保存为”菜单命令将新建的原理图文件保存为“照明灯延时关断电路.SchDoc”。
(2)自动存盘设置
AltiumDesigner13支持文件的自动存盘功能。用户可以通过参数设置来控制文件自动存盘的细节。单击AltiumDesigner13软件界面左上角的DXP菜单,在弹出的下拉
……
内容指南
本章详细介绍关于原理图设计的一般流程。在AltiumDesigner13中,只有设计出符合需要和规则的电路原理图,才能顺利对其进行信号分析与仿真分析,终变为可以用于生产的PCB印制电路板文件。
知识重点
*原理图绘制步骤
*元件放置
3.1加载元件库
在绘制电路原理图的过程中,首先要在图纸上放置需要的元器件符号。AltiumDesigner13作为专业的电子电路计算机辅助设计软件,一般常用的电子元器件符号都可以在它的元件库中找到,用户只需在AltiumDesigner13元件库中查找所需的元器件符号,并将其放置在图纸适当的位置即可。
3.1.1打开“库”选项区域
将鼠标箭头放置在工作区右侧的“库”选项卡上,此时会自动弹出一个“库”选项区域,如图3-1所示。
如果在工作区右侧没有“库”选项卡,只要单击底部的面板控制栏(控制各面板的显示与隐藏)中的Libraries(库)按钮,即可在工作区右侧出现“库”选项卡,并自动弹出一个“库”选项区域,如图3-1所示。可以看到,在“库”选项区域中AltiumDesigner13系统已经装入了两个默认的元件库:通用元件库(MiscellaneousDevices.IntLib)以及通用接插件库(MiscellaneousConnectors.IntLib)。
3.1.2加载和卸载元件库
加载绘图所需的元件库常见的两种方法如下。
(1)选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令,或者在如图3-1所示的元件库面板上单击左上角的按钮,弹出一个“可用库”对话框,如图3-2所示。
可以看到此时系统已经装入的元件库,包括通用元件库(MiscellaneousDevices.IntLib)以及通用接插件库(MiscellaneousConnectors.IntLib)。图3-2中,“上移”按钮和“下移”按钮是用来改变元件库排列顺序的。
(2)在如图3-2所示的对话框中有三个选项卡,“工程”选项卡列出的是用户为当前工程自行创建的库文件。“已安装”选项卡列出的是系统中可用的库文件。
单击右下角的“安装”按钮,系统弹出如图3-3所示的选择库文件对话框。
在该对话框中选择确定的库文件夹,打开后选择相应的库文件,然后单击“打开”按钮,所选中的库文件就会出现在如图3-2所示的可用元件库对话框中。
重复操作可以把所需要的各种库文件添加到系统中,称为当前可用的库文件。加载完毕后,单击“关闭”按钮,关闭对话框。这时所有加载的元件库都出现在元件库面板中,用户可以选择使用。
在如图3-2所示的“可用库”对话框中选中一个库文件,单击“删除”按钮,即可将该元件库卸载。
3.2使用工具绘图
在原理图编辑环境中有一个图形工具栏,用于在原理图中绘制各种标注信息,使电路原理图更清晰,数据更完整,可读性更强。该图形工具栏中的各种图元均不具有电气连接特性,所以系统在做ERC检查及转换成网络表时,它们不会产生任何影响,也不会附加在网络表数据中。
3.2.1绘图工具条
单击图形工具图标,各种绘图工具按钮如图3-4所示,选择“放置”→“绘图工具”菜单命令后菜单中的各项命令具有对应的关系。
*:绘制直线;
*:绘制多边形;
*:绘制椭圆弧线;
*:绘制贝塞儿曲线;
*:添加说明文字;
*:放置文本框;
*:绘制矩形;
*:绘制圆角矩形;
*:绘制椭圆;
*:绘制扇形;
*:在原理图上粘贴图片。
3.2.2绘制直线
在原理图中,直线可以用来绘制一些注释性的图形,如表格、箭头、虚线等,或者在编辑元器件时绘制元器件的外形。直线在功能上完全不同于下面要说的导线,它不具有电气连接特性,不会影响到电路的电气结构。
直线的绘制步骤如下。
选择“放置”→“绘图工具”→“线”菜单命令,或者单击工具栏的(放置线)按钮,这时鼠标变成十字形状。
移动鼠标到需要放置Line的位置处,单击确定直线的起点,多次单击确定多个固定点,一条直线绘制完毕后单击鼠标右键退出当前直线的绘制。
此时鼠标仍处于绘制直线的状态,重复步骤2的操作即可绘制其他的直线。在直线绘制过程中,需要拐弯时,可以单击鼠标确定拐弯的位置,同时通过按下Shift+空格键来切换拐弯的模式。在T型交叉点处,系统不会自动添加节点。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置直线属性。双击需要设置属性的直线(或在绘制状态下按Tab键),系统将弹出相应的直线属性编辑对话框,如图3-5所示。
在该对话框中可以对线宽、类型和直线的颜色等属性进行设置。
*“线宽”:有Smallest(小)、Small(细小)、Medium(中等)和Large4种线宽可供用户选择。
*“线种类”:有Solid(实线)、Dashed(虚线)和Dotted(斑点线)三种线型可供选择。
*“颜色”:对直线的颜色进行设置。
属性设置完毕后单击“确定”按钮关闭设置对话框。
3.2.3添加贝塞儿曲线
贝塞儿曲线是一种表现力非常丰富的曲线,主要用来描述各种波形曲线,如正弦和余弦曲线等。贝塞儿曲线的绘制与直线的绘制类似,固定多个顶点(少4个,多50个)后即可完成曲线的绘制。如图3-6所示。
添加贝塞儿曲线的步骤如下:
选择“放置”→“绘图工具”→“贝塞儿曲线”菜单命令,或者单击工具栏的按钮,这时鼠标变成十字形状。
移动鼠标到需要放置贝塞儿曲线的位置处,多次单击确定多个固定点。图3-7为绘制完成的余弦曲线的选中状态,移动4个固定点即可改变曲线的形状。
此时鼠标仍处于放置贝塞儿曲线的状态,重复步骤2的操作即可放置其他的贝塞儿曲线。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置贝塞儿曲线属性。
双击需要设置属性的贝塞儿曲线(或在绘制状态下按Tab键),系统将弹出相应的贝塞儿曲线属性编辑对话框,如图3-7、图3-8所示
在该对话框中可以对贝塞儿曲线的线宽和颜色进行设置。属性设置完毕后单击“确定”按钮关闭设置对话框。其他绘制工具与绘制直线和贝塞儿曲线工具使用方法类似,不再赘述。
3.3放置元件
原理图中有两个基本要素:元件符号和线路连接。绘制原理图的主要操作就是将元件符号放置在原理图图纸上,然后用线将元件符号中的管脚连接起来,建立正确的电气连接。在放置元件符号前,需要知道元件符号在哪一个元件库中,并需要载入该元件库。
3.3.1元件的搜索
AltiumDesigner13提供了强大的元件搜索能力,帮助用户在元件库中定位元件。
1.查找元件
“选择“工具”→“发现器件”菜单命令,或在“库”面板中单击“查找”按钮,或按快捷键+”,系统将弹出如图3-9所示的“搜索库”对话框。在该对话框中用户可以搜索需要的元件。搜索元件需要设置的参数如下。
*“范围”下拉列表框:用于选择查找类型。有Components(元件)、ProtelFootprints(PCB封装)、3DModels(3D模型)和DatabaseComponents(数据库元件)4种查找类型。
*“可用库”单选按钮:选中后,系统会在已经加载的元件库中查找。
*“库文件路径”单选按钮:选中后,系统会按照设置的路径进行查找。
*“精确搜索”单选按钮:选中后,系统会在上次查询结果中进行查找。
*“路径”选项组:用于设置查找元件的路径。只有在点选“库文件路径”单选按钮时才有效。单击“路径”文本框右侧的按钮,系统将弹出“浏览文件夹”对话框,供用户设置搜索路径。若选中“包含子目录”复选框,则包含在指定目录中的子目录也会被搜索。“文件面具”文本框用于设定查找元件的文件匹配符,“*”表示匹配任意字符串。
*Advanced(高级)选项:用于进行高级查询,如图3-10所示。在该选项的文本框中,可以输入一些与查询内容有关的过滤语句表达式,有助于使系统进行更快捷、更准确的查找。在文本框中输入“LM741*”,单击“查找”按钮后,系统开始搜索,如图3-11所示。
2.显示找到的元件及所在的元件库
查找LM741后的元件库面板如图3-12所示。可以看到,符合搜索条件的元件名、描述、所在的库及封装形式在面板上被一一列出,供用户浏览使用。
图3-12显示找到的元件
3.加载找到的元件所在元件库
选中需要的元件(不在系统当前可用的库文件中),单击鼠标右键,在弹出的右键快捷菜单中执行放置元件命令,或者单击元件库面板右上方的按钮,系统弹出如图3-13所示的是否加载库文件的提示框。
单击按钮,则元件所在的库文件被加载。单击按钮,则只使用该元件而不加载其元件库。
3.3.2元件的放置
在元件库中找到元件后,加载该元件库,以后就可以在原理图上放置元件了。在AltiumDesigner13中有两种方法放置元件,分别是通过“库”面板放置和菜单放置。下面将以放置元件LM741为例,叙述两种放置方法的过程。
在放置元件之前,应该对所需要的元件加以选择,并且确认所需要的元器件所在的库文件已经装载,若没有装载库文件,请按照前面介绍的方法进行装载,否则系统会提示所需要的元器件不存在。
1.通过“库”面板放置元件
通过“库”面板放置元件的步骤如下:
打开“库”面板,载入所要放置元件所在的库文件,需要的元件LM741CN在元件库NSCAmplifier.IntLib中,加载这个元件库。如图3-14所示,在下拉选项中选择该文件,该元件库出现在文本框中,可以放置其中的所有元件。在后面的浏览器中将显示库中所有的元件。
在浏览器中选中所要放置的元件,该元件将以高亮显示,此时可以放置该元件的符号。NSCAmplifier.IntLib元件库中的元件很多,为了快速定位元件,可以在上面的文本框中键入所要放置元件的名称或元件名称的一部分,键入后只有包含键入内容的元件才会出现在浏览器中。在这里,所要放置的元件为LM741CN,因此键入“LM741*”字样。它将出现在浏览器中,单击选中该元件。
选中元件后,在“库”面板中将出现元件符号的预览以及元件的模型预览,确定是想要放置的元件后,单击面板上方的按钮,鼠标将变成十字形状并附带着元件LM741CN的符号出现在工作窗口中,如图3-15所示
移动鼠标到合适的位置,单击左键,元件将被放置在鼠标停留的地方。此时系统仍处于放置元件状态,可以继续放置该元件。在完成放置选中元件后,单击鼠标右键或者按Esc键退出元件放置的状态,结束元件的放置。
完成一些元件的放置后,可以对元件位置进行调整,设置这些元件的属性。然后重复刚才的步骤,放置另外的元件。
2.通过菜单命令放置元件
执行“放置”→“器件”菜单命令,系统弹出如图3-16所示的放置元件对话框,在该对话框中,可以设置放置元件的有关属性。具体的放置元件步骤如下:
单击图3-16所示“放置端口”对话框中“物理元件”后面的“选择”按钮,系统弹出如图3-17所示的“浏览库”对话框,在元件库NSCAmplifier.IntLib中选择元件LM741CN。
单击“确定”按钮,对话框中将显示选中的内容,如图3-17所示。此时对话框中还显示了被放置元件的部分属性。
*“逻辑符号”栏:该元件在库中的表示名称。
*“标识”栏:被放置元件在原理图中的标号。这里放置的元件为三极管,因此采用Q作为元件标号。
*“注释”栏:被放置元件的说明。
*“封装”栏:被放置元件的封装。如果元件所在的元件库为集成元件库,在本栏中将显示集成元件库中该元件对应的封装,否则用户还需要另外给该元件设置封装信息。这里不需要给元件设置封装。
完成设置后,单击“确定”按钮,后面的步骤和通过“库”面板放置元件的步骤完全一样,这里不再赘述。
3.3.3元件位置的调整
1.元件的移动
在AltiumDesigner13中,元件的移动有两种情况,一种是在同一平面内移动,称为“平移”;另一种是一个元件将另一个元件遮住的时候,同样需要移动位置来调整它们之间的上下关系,这种元件间的上下移动称为“层移”。
对于元件的移动,系统提供了相应的菜单命令。选择“编辑”→“移动”菜单命令,相应的移动菜单命令如图3-18所示。
除了使用菜单命令移动元件外,在实际原理图的绘制过程中,常用的方法就是直接使用鼠标来实现移动功能。
(1)使用鼠标移动单个的未选取元件
将光标指向需要移动的元件(不需要选中),按下鼠标左键不放,此时光标会自动滑到元件的电气节点上(显示红色星形标记)。拖动鼠标,元件随之一起移动,到达合适位置后,松开鼠标左键,元件即被移动到当前位置。
(2)使用鼠标移动单个的已选取元件
如果需要移动的元件已经处于选中状态,将光标指向该元件,同时按下鼠标左键不放,拖动元件到指定位置。
(3)使用鼠标移动多个元件
需要同时移动多个元件时,首先应将要移动的元件全部选中,然后在其中任意一个元件上按下鼠标左键并拖动,到适当位置后,松开鼠标左键,则所有选中的元件都移动到了当前的位置。
(4)使用(移动选择对象)图标移动元件
对于单个或多个已经选中的元器件,单击主工具栏中的(移动选择对象)图标后,光标变成十字形,移动光标到已经选中的元件附近,单击鼠标,所有已经选中的元件随光标一起移动,到正确位置后,在此单击鼠标,完成移动。
(5)使用键盘移动元件
元件在被选中的状态下,可以使用键盘来移动元件。
*+键:每按一次,元件左移一个网格单元。
*+键:每按一次,元件右移一个网格单元。
*+键:每按一次,元件上移一个网格单元。
*+键:每按一次,元件下移一个网格单元。
*++键:每按一次,元件左移10个网格单元。
*++键:每按一次,元件右移10个网格单元。
*++键:每按一次,元件上移10个网格单元。
*++键:每按一次,元件下移10个网格单元。
2.元件的旋转
(1)单个元件的旋转
单击要旋转的元件并按住不放,将出现十字光标,此时,按下面的功能键,即可实现旋转:
*Space键:每按一次,被选中的元件逆时针旋转90°。
*X键:被选中的元件左右对调。
*Y键:被选中的元件上下对调。
旋转至合适的位置后放开鼠标左键,即可完成元件的旋转。
(2)多个元件的旋转
在AltiumDesigner13中还可以将多个元件旋转。方法是:先选定要旋转的元件,然后用单击其中任何一个元件并按住不放,再按功能键,即可将选定的元件旋转,放开鼠标左键完成操作。
3.3.4元件的排列与对齐
选择“编辑”→“对齐”菜单命令,系统弹出如图3-19所示的“对齐”菜单。其中各个命令说明如下。
*“左对齐”命令:将选定的元件向左边的元件对齐。
*“右对齐”命令:将选定的元件向右边的元件对齐。
*“水平中心对齐”命令:将选定的元件向左边元件和右边元件的中间位置对齐。
*“水平分布”命令:将选定的元件向左边元件和右边元件之间等间距对齐。
*“顶对齐”命令:将选定的元件向上面的元件对齐。
*“底对齐”命令:将选定的元件向下面的元件对齐。
*“垂直中心对齐”命令:将选定的元件向上面元件和下面元件的中间位置对齐。
*“垂直分布”命令:将选定的元件在上面元件和下面元件之间等间距放置。
*“对齐到栅格上”命令:选中的元件对齐在网格点上,这样便于电路连接。
*“对齐”命令:执行该命令,将弹出如图3-20所示的“排列对象”对话框。
“排列对象”对话框中的各选项说明如下。
(1)“水平排列”选项组,该栏中包括下面一些选项。
*“不改变”单选按钮:选择该项,则保持不变。
*“左边”单选按钮:选择该项,作用同“左对齐”。
*“居中”单选按钮:选择该项,作用同“水平居中”。
*“右边”单选按钮:选择该项,作用同“右对齐”。
*“平均分布”单选按钮:选择该项,作用同“水平中心分布”。
(2)“垂直排列”选项组,该栏中包括下列一些选项。
*“不改变”单选按钮:选择该项,则保持不变。
*“置顶”单选按钮:选择该项,作用同“顶对齐”。
*“居中”单选按钮:选择该项,作用同“垂直中心对齐”。
*“置底”单选按钮:选择该项,作用同“底对齐”。
*“平均分布”单选按钮:选择该项,作用同“垂直分布”。
(3)“按栅格移动”复选框:选择该项,对齐后,元件将被放到网格点上。
3.3.5元件的属性编辑
在原理图上放置的所有元件都具有自身的特定属性,在放置好每一个元件后,应该对其属性进行正确的编辑和设置,以免对后面的网络表及PCB板的制作带来错误。
元件属性设置具体包含以下5个方面的内容:元件的基本属性设置、元件的外观属性设置、元件的扩展属性设置、元件的模型设置、元件管脚的编辑。
1.手动方式编辑
双击原理图中的元件,或者选择“编辑”→“改变”菜单命令,在原理图编辑窗口内,光标变成十字形,将光标移到需要编辑属性的元件上单击,系统会弹出相应的属性编辑对话框,如图3-21所示,是三极管2N3904的属性编辑对话框。
用户可以根据自己的实际情况设置图3-21所示的对话框,完成设置后,单击按钮确认。
2.自动编辑
在电路原理图比较复杂,有很多元件的情况下,如果用手工方式逐个编辑元件的标识,不仅效率低,而且容易出现标识遗漏、跳号等现象。此时,可以使用AltiumDesigner13系统所提供的自动标识功能来轻松完成对元件的编辑。
设置元件自动标号的方式如下:
选择“工具”→“注解”菜单命令,系统会弹出“注释”对话框,如图3-22所示。该对话框中各选项的含义如下。
图3-22“注释”设置对话框
*“处理顺序”下拉列表:用来设置元件表示的处理顺序。单击按钮,有4种选择方案:
>UpThenAcross(先下上后左右):按照元件在原理图上的排列位置,先按自下而上,再按自左到右的顺序自动标识。
>DownThenAcross(先上下后左右):按照元件在原理图上的排列位置,先按自上而下,再按自左到右的顺序自动标识。
>AcrossThenUp(先左右后下上):按照元件在原理图上的排列位置,先按自左到右,再按自下而上的顺序自动标识。
>AcrossThenDown(先左右后上下):按照元件在原理图上的排列位置,先按自左到右,再按自上而下的顺序自动标识。
*“匹配选项”列表框:从该列表框选择元件的匹配参数,在对话框的右下方有对该项的注释概要。
*“原理图页面注释”区域:该区域用来选择要标识的原理图,并确定注释范围、起始索引值及后缀字符等。
>“原理图页面”:用来选择要标识的原理图文件。可以直接单击“所有的打开”按钮选中所有文件,也可以单击“所有的关闭”按钮取消选择所有文件,然后单击所需的文件前面的复选框进行选中。
>“注释范围”:用来设置选中的原理图要标注的元件范围,有三种选择:All(全部元件)、IgnoreSelectedParts(不标注选中的元件)、OnlySelectedParts(只标注选中的元件)。
>“顺序”:用来设置同类型元件标识序号的增量数。
>“启动索引”:用来设置起始索引值。
>“后缀”:用来设置标识的后缀。
*“更新更改列表”列表框:用来显示元件的标号在改变前后的情况,并指明元件在哪个原理图文件中。
执行元件自动标号操作:
*单击对话框中的(复位所有)按钮,然后在弹出的对话框中单击“确定”按钮确定复位,系统会使元件的标号复位,即变成标识符加上问号的形式。
*单击“更新更改列表”按钮,系统会根据配置的注释方式更新标号,并且显示在“提议更改列表”列表框中。
*单击“接受更改(创建ECO)”按钮,系统将弹出“工程更改顺序”对话框,显示出标号的变化情况,如图3-23所示。在该对话框中,可以使标号的变化有效。
*单击图3-23所示对话框中的“生效更改”按钮,可以使标号变化有效,但此时原理图中的元件标号并没有显示出变化,单击“执行更改”按钮,原理图中元件标号即显示出变化。
*单击“报告更改”按钮,可以以预览表的方式报告有那些变化,如图3-24所示。
图3-24更新预览表
3.4元器件的删除
删除多余的元器件可以用不同的操作方法,这里首先介绍简单的两种方法。
(1)首先将鼠标箭头移至要删除的元件中心,然后单击该元件,使该元件处于被选中的状态,按键盘上的Delete键即可删除该元件。
(2)在AltiumDesigner13集成操作环境的左下角,选择“编辑”→“删除”菜单命令,鼠标箭头上会悬浮着一个十字叉,将鼠标箭头移至要删除元件的中心单击即可删除该元件。
如果还有其他元件需要删除,只需要重复上述操作即可。如果没有其他元件需要删除,可以通过单击鼠标右键或者按Esc键退出删除元件的操作。
删除元件的两种操作方法各有所长,种方法适合删除单个元件,第二种方法适合删除多个元件。
3.5元件的电气连接
元器件之间电气连接的主要方式是通过导线来连接。导线是电路原理图中重要也是用得多的图元,它具有电气连接的意义,不同于一般的绘图工具。绘图工具没有电气连接的意义。
3.5.1用导线连接元件
导线是电气连接中基本的组成单位,放置线的详细步骤如下。
选择“放置”→“线”菜单命令,或单击“布线”工具栏中的“放置线”按钮,也可以按下快捷键操作P+W,这时鼠标变成十字形状并附加一个叉记号,如图3-25所示。
将鼠标移动到想要完成电气连接的元件的管脚上,单击放置线的起点。由于设置了系统电气捕捉节点(electricalsnap),因此,电气连接很容易完成。出现红色的记号表示电气连接成功,如图3-26所示。移动鼠标多次单击可以确定多个固定点,后放置线的终点,完成两个元件之间的电气连接。此时鼠标仍处于放置线的状态,重复上面操作可以继续放置其他的导线。
图3-25绘制导线时的鼠标图3-26导线的绘制
导线的拐弯模式。如果要连接的两个管脚不在同一水平线或同一垂直线上,则绘制导线的过程中需要单击鼠标确定导线的拐弯位置,而且可以通过按Shift+空格键来切换选择导线的拐弯模式,共有三种:直角、45°角、任意角,如图3-27所示。导线绘制完毕,单击鼠标右键或按Esc键即可退出绘制导线操作。
图3-27导线的拐弯模式
设置导线的属性。任何一个建立起来的电气连接都被称为一个网络(Net),每个网络都有自己的名称,系统为每一个网络设置默认的名称,用户也可以自己进行设置。原理图完成并编译结束后,在导航栏中即可看到各种网络的名称。在绘制导线的过程中,用户便可以对导线的属性进行编辑。双击导线或者在鼠标处于放置线的状态时按Tab键即可打开导线的属性编辑对话框,如图3-28所示
在该对话框中主要是对线的颜色、线宽参数进行设置。
*“颜色”:单击对话框中的颜色块,即可在弹出的对话框中选择设置需要的导线颜色。系统默认为深蓝色。
*“线宽”:单击右边的Small按钮,打开下拉列表框,有4个选项—Smallest(小)、Small(细小)、Medium(中等)和Large()可供用户选择。系统默认为Small(小)。实际中应该参照与其相连的元件管脚线宽度进行选择。
3.5.2总线的绘制
总线是一组具有相同性质的并行信号线的组合,如数据总线、地址总线、控制总线等。在大规模的原理图设计,尤其是数字电路的设计中,只用导线来完成各元件之间的电气连接的话,则整个原理图的连线就会显得细碎而烦琐,而总线的运用则可大大简化原理图的连线操作,可以使原理图更加整洁、美观。
原理图编辑环境下的总线没有任何实质的电气连接意义,仅仅是为了绘图和读图的方便而采取的一种简化连线的表现形式。
总线的绘制与导线的绘制基本相同,具体操作步骤如下:
选择“放置”→“总线”菜单命令,或单击工具栏中的(放置总线)按钮,也可以按下快捷键操作P+B,这时鼠标变成十字形状。
将鼠标移动到想要放置总线的起点位置,单击鼠标确定总线的起点。然后拖动鼠标,单击确定多个固定点和终点,如图3-29所示。总线的绘制不必与元件的管脚相连,它只是为了方便接下来对总线分支线的绘制而设定的。
设置总线的属性。
在绘制总线的过程中,用户便可以对总线的属性进行编辑。双击总线或者在鼠标处于放置总线的状态时按Tab键即可打开总线的属性编辑对话框,如图3-30所示。
3.5.3绘制总线分支线
总线分支线是单一导线与总线的连接线。使用总线分支线把总线和具有电气特性的导线连接起来,可以使电路原理图更为美观、清晰且具有专业水准。与总线一样,总线分支线也不具有任何电气连接的意义,而且它的存在并不是必须的,即便不通过总线分支线,直接把导线与总线连接也是正确的。
放置总线分支线的操作步骤如下:
选择“放置”→“总线进口”菜单命令,或单击工具栏中的(放置总线进口)按钮,也可以按下快捷键操作P+U,这时鼠标变成十字形状。
在导线与总线之间单击鼠标,即可放置一段总线分支线。同时在该命令状态下,按空格键可以调整总线分支线的方向,如图3-31所示。
设置总线分支线的属性。在绘制总线分支线的过程中,用户便可以对总线分支线的属性进行编辑。双击总线分支线或者在鼠标处于放置总线分支线的状态时按Tab键即可打开总线分支线的属性编辑对话框,如图3-32所示。
3.5.4放置手动连接
在AltiumDesigner13中,默认情况下,系统会在导线的T型交叉点处自动放置电气节点,表示所画线路在电气意义上是连接的。但在其他情况下,如十字交叉点处,由于系统无法判断导线是否连接,因此不会自动放置电气节点。如果导线确实是相互连接的,就需要用户自己手动来放置电气节点。
手动放置电气节点的步骤如下:
选择“放置”→“手动连接”菜单命令,也可以按下快捷键操作P+J,这时鼠标变成十字形状,并带有一个电气节点符号。
移动光标到需要放置电气节点的地方,单击即可完成放置,如图3-33所示。此时鼠标仍处于放置电气节点的状态,重复操作即可放置其他的节点。
设置电气节点的属性。在放置电气节点的过程中,用户便可以对电气节点的属性进行编辑。双击电气节点或者在鼠标处于放置电气节点的状态时按Tab键即可打开电气节点的属性编辑对话框,如图3-34所示。在该对话框中可以对节点的颜色、位置及大小进行设置。属性编辑结束后按OK按钮即可关闭该对话框。
系统存在着默认的自动放置节点的属性,用户也可以按照自己的愿望进行改变。单击“工具”→“设置原理图参数”菜单命令,打开“参数选择”属性对话框,选择Schematic(原理图)→Compiler(编辑器)选项卡即可对各类节点进行设置,如图3-35所示。
*“自动连接”的设置
>“显示在线上”复选框:选中该复选框,则显示在导线上自动设置的节点,系统默认为选中状态。在下面的Size(线宽)和Color(颜色)项中可以对节点的大小和颜色进行设置。
>“显示在总线上”复选框:选中该复选框,则显示在总线上自动设置的节点,系统默认为选中状态。在下面的Size(线宽)和Color(颜色)项中可以对节点的大小和颜色进行设置。
*“手动连接状态”的设置
“显示”、“大小”和“颜色”各选项分别控制着节点的显示、大小和颜色,用户可以自行设置。
*导线相交时的导线模式
选择Schematic(原理图)→General(常规)选项卡,如图3-36所示。选中“显示Cross-Overs”(显示交叉导线)复选框则可改变原理图中的交叉导线显示。系统的默认设置为取消对该复选框的选中状态。
3.5.5放置电源符号
电源和接地符号是电路原理图中必不可少的组成部分。在AltiumDesigner13中提供了多种电源和接地符号供用户选择,每种形状都有相应的网络选项卡作为标识。
放置电源和接地符号的步骤如下:
选择“放置”→“电源符号”菜单命令,或单击工具栏中的或按钮,也可以按下快捷键操作P+O,这时鼠标变成十字形状,并带有一个电源或接地符号。
移动光标到需要放置电源或接地的地方,单击即可完成放置,如图3-37所示。此时鼠标仍处于放置电源或接地的状态,重复操作即可放置其他的电源或接地符号。
设置电源和接地符号的属性。在放置电源和接地符号的过程中,用户便可以对电源和接地符号的属性进行编辑。双击电源和接地符号或者在鼠标处于放置电源和接地符号的状态时按Tab键即可打开电源和接地符号的属性编辑对话框,如图3-38所示。在该对话框中可以对电源端口的颜色、风格、位置、旋转角度及所在网络的属性进行设置。属性编辑结束后单击确定按钮即可关闭该对话框。
3.5.6放置网络标号
在原理图绘制过程中,元器件之间的电气连接除了使用导线外,还可以通过设置网络选项卡的方法来实现。
网络选项卡具有实际的电气连接意义,具有相同网络选项卡的导线或元件管脚不管在图上是否连接在一起,其电气关系都是连接在一起的。特别是在连接的线路比较远,或者线路过于复杂,而使走线比较困难时,使用网络选项卡代替实际走线可以大大简化原理图。
下面以放置电源网络选项卡为例介绍网络选项卡的放置,具体步骤如下:
选择“放置”→“网络标号”菜单命令,或单击工具栏中的(放置网络标号)按钮,也可以按下快捷键操作P+N,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号NetLabel1。
移动光标到需要放置网络选项卡的导线上,当出现红色米字标志时,单击即可完成放置,如图3-39所示。此时鼠标仍处于放置网络选项卡的状态,重复操作即可放置其他的网络选项卡。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置网络选项卡的属性。在放置网络选项卡的过程中,用户便可以对网络选项卡的属性进行编辑。双击网络选项卡或者在鼠标处于放置网络选项卡的状态时按Tab键即可打开“网络选项卡”对话框,如图3-40所示。在该对话框中可以对“网络”的颜色、位置、旋转角度、名称及字体等属性进行设置。属性编辑结束后按“确定”按钮即可关闭该对话框。
用户也可在工作窗口中直接改变Net(网格)的名称,具体操作步骤如下:
选择“工具”→“设置原理图参数”菜单命令,打开“参数选择”对话框,选择Schematic(原理图)→General(常规)选项卡,选中“使能In-Place编辑”(能够在当前位置编辑)复选框(系统默认即为选中状态),如图3-41所示。
此时在工作窗口中用单击网络选项卡的名称,过一段时间后再一次单击网络选项卡的名称即可对该网络选项卡的名称进行编辑。
3.5.7放置输入/输出端口
通过上面的学习我们知道,在设计原理图时,两点之间的电气连接,可以直接使用导线连接,也可以通过设置相同的网络选项卡来完成。还有一种方法,即使用电路的输入输出端口,能同样实现两点之间(一般是两个电路之间)的电气连接。相同名称的输入输出端口在电气关系上是连接在一起的,一般情况下在一张图纸中是不使用端口连接的,层次电路原理图的绘制过程中常用到这种电气连接方式。
放置输入输出端口的具体步骤如下:
选择“放置”→“端口”菜单命令,或单击工具栏中的(放置端口)按钮,也可以按下快捷键操作P+R,这时鼠标变成十字形状,并带有一个输入输出端口符号。
移动光标到需要放置输入输出端口的元器件管脚末端或导线上,当出现红色米字标志时,单击确定端口的一端位置。然后拖动鼠标使端口的大小合适,再次单击鼠标确定端口的另一端位置,即可完成输入输出端口的一次放置,如图3-42所示。此时鼠标仍处于放置输入输出端口的状态,重复操作即可放置其他的输入输出端口。
设置输入输出端口的属性。在放置输入输出端口的过程中,用户便可以对输入输出端口的属性进行编辑。双击输入输出端口或者在鼠标处于放置输入输出端口的状态时按Tab键即可打开输入输出端口的属性编辑对话框,如图3-43所示。
图3-42放置输入输出端口图3-43输入输出端口属性设置
*“队列”:对端口名称的位置进行设置,有Center(居中)、Left(靠左)和Right(靠右)三种端口长度的设置。
*“填充颜色”:端口内填充颜色的设置。
*“边界颜色”:边框颜色的设置。
*“类型”:端口外观风格的设置,有None(Horizontal)(无水平)、Left(左边)、Right(右边)、Left&Right(左与右)、None(Vertical)(无垂直)、Top()、Bottom(底部)和Top&Bottom(顶与底)8种选择。
*“位置”:端口位置的设置。
*“名称”:端口名称的设置。这是端口重要的属性之一,具有相同名称的端口存在着电气连接特性。
*“ID”:的ID。用户一般不需要改动此项,只保留默认设置即可。
*“I/O类型”:设置端口的电气特性,对后来的电气法则提供一定的依据。有Unspecified(未指明或不确定)、Output(输出)、Input(输入)和Bidirectional(双向型)4种类型可供选择。
3.5.8放置忽略ERC测试点
在电路设计过程中,系统进行电气规则检查(ERC)时,有时会产生一些不希望的错误报告。例如,出于电路设计的需要,一些元器件的个别输入管脚有可能被悬空,但在系统默认情况下,所有的输入管脚都必须进行连接,这样在ERC检查时,系统会认为悬空的输入管脚使用错误,并在管脚处放置一个错误标记。
为了避免用户为检查这种“错误”而浪费时间,可以使用忽略ERC测试符号,让系统忽略对此处的ERC测试,不再产生错误报告。
放置忽略ERC测试点的具体步骤如下:
选择“放置”→“指示”→GenericNoERC(忽略ERC测试点)菜单命令,或单击工具栏中的(放置忽略ERC测试点)按钮,也可以按下快捷键操作P+I+N,这时鼠标变成十字形状,并带有一个红色的小叉(忽略ERC测试符号)。
移动光标到需要放置忽略ERC测试点的位置处,单击即可完成放置,如图3-44所示。此时鼠标仍处于放置忽略ERC测试点的状态,重复操作即可放置其他的忽略ERC测试点。单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置忽略ERC测试点的属性。在放置忽略ERC测试点的过程中,用户便可以对忽略ERC测试点的属性进行编辑。双击忽略ERC测试点或者在鼠标处于放置忽略ERC测试点的状态时按Tab键即可打开忽略ERC测试点的属性编辑对话框,如图3-45所示。在该对话框中可以对NoERC的颜色及位置属性进行设置。属性编辑结束后单击“确定”按钮即可关闭该对话框。
3.5.9放置PCB布线指示
用户绘制原理图的时候,可以在电路的某些位置放置PCB布线指示,以便预先规划指定该处的PCB布线规则,包括铜模的厚度、布线的策略、布线优先权及布线板层等。这样,在由原理图创建PCB印制板的过程中,系统就会自动引入这些特殊的设计规则。
放置PCB布线指示的具体步骤如下:
选择“放置”→“指示”→“PCB布局”菜单命令,也可以按快捷键操作P+I+P,这时鼠标变成十字形状,并带有一个PCB布线指示符号。
移动光标到需要放置PCB布线指示的位置处,单击即可完成放置,如图3-46所示。此时鼠标仍处于放置PCB布线指示的状态,重复操作即可放置其他的PCB布线指示符号,单击鼠标右键或者按下Esc键便可退出操作。
设置PCB布线指示的属性。在放置PCB布线指示的过程中,用户便可以对PCB布线指示的属性进行编辑。双击PCB布线指示或者在鼠标处于放置PCB布线指示的状态时按Tab键即可打开PCB布线指示的属性编辑对话框,如图3-47所示。在该对话框中可以对PCB布线指示的名称、位置、旋转角度及布线规则属性进行设置。
*名称:用来输入PCB布线指示的名称。
*定位:设定PCB布线指示在原理图上的放置方向,同样有4个选项—0Degrees、90Degrees、180Degrees和270Degrees。
*位置X、Y:设定PCB布线指示在原理图上的X轴和Y轴坐标。
*参数坐标窗口:该窗口内列出了该PCB布线指示的相关参数,包括名称、数值及类型。选中任一参数值,单击“编辑”按钮,系统弹出如图3-48所示的“参数属性”设置对话框。
在该窗口中直接单击“编辑规则值”按钮,会进入如图3-49所示的选择PCB设计规则类型窗口,窗口内列出了PCB布线时用到的所有规则类型供用户选择。
例如,选中WidthConstraint(铜膜线宽度),单击“确定”按钮后,则打开相应的铜膜线宽度设置对话框,如图3-50所示。该对话框分为两部分,上面是图形显示部分,下面是列表显示部分。对于铜膜线的宽度,既可以在上面设置,也可以在下面设置。属性编辑结束后按“确定”按钮即可关闭该对话框。
3.6操作实例
通过前面章节的学习,用户对AltiumDesigner13原理图编辑环境、原理图编辑器的使用有了初步的了解,这一节从完成简单电路原理图的绘制,来说明具体如何运用原理图编辑器来完成电路的设计工作。
3.6.1单片机逻辑系统原理图设计
本节从简单电路入手,如图3-51所示。通过对单片机逻辑系统图的绘制,系统介绍如何完整绘制电路图。其主要的操作步骤如下:
启动AltiumDesigner13,打开Files(文件)面板,在“新的”选项栏中单击BlankProject(PCB)(空白工程文件)选项,则在Projects(工程)面板中出现新建的工程文件,系统提供的默认文件名为PCB_Project1.PrjPCB,如图3-52所示。
在工程文件PCB_Project1.PrjPCB上单击右键,在弹出的右键快捷菜单中单击“保存工程为”命令,在弹出的保存文件对话框中输入文件名“单片机逻辑系统”,并保存在指定的文件夹中。此时,在Projects(工程)面板中,工程文件名变为“单片机逻辑系统.PrjPCB”。该工程中没有任何内容,可以根据设计的需要添加各种设计文档。
在工程文件“单片机逻辑系统.PrjPCB”上单击右键,在弹出的右键快捷菜单中单击“给工程添加新的”→Schematic(原理图)命令。在该工程文件中新建一个电路原理图文件,系统默认文件名为Sheet1.SchDoc。在该文件上单击右键,在弹出的右键快捷菜单中单击“保存为”命令,在弹出的保存文件对话框中输入文件名“单片机逻辑系统”。此时,在Projects(工程)面板中,工程文件名变为“单片机逻辑系统.SchDoc”,如图3-53所示。在创建原理图文件的同时,也就进入了原理图设计系统环境。
在编辑窗口中单击右键,选择“设计”→“文档选项”菜单命令,系统将弹出如图3-54所示的“文档选项”对话框,对图纸参数进行设置。将图纸的尺寸及标准风格设置为A4,放置方向设置为Landscape(水平),标题块设置为Standard(标准),单击对话框中的“更改系统字体”按钮,系统将弹出“字体”对话框,如图3-55,在该对话框中,选择默认参数,单击“确定”按钮
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,系统将弹出“可用库”对话框。在该对话框中单击“添加库”按钮,打开相应的选择库文件对话框,在该对话框中选择确定的库文件MiscellaneousDevices.IntLib(通用元件库),单击“关闭”按钮,如图3-56所示,关闭该对话框。
在绘制原理图的过程中,放置元件的基本原则是根据信号的流向放置,从左到右,或从上到下。首先应该放置电路中的关键元件,然后放置电阻、电容等外围元件。
放置三极管元件。打开“库”面板,在当前元件库名称栏选择MiscellaneousDevices.IntLib,在过滤框条件文本框中输入QNPN,如图3-57所示。单击按钮,放置5个三极管元件在原理图纸上。
放置晶振元件。打开“库”面板,保持在当前元件库名称不变,在过滤框条件文本框中输入XTAL,如图3-58所示。单击按钮,将选择的一个晶振元件放置在原理图纸上。
放置可变电容元件。打开“库”面板,保持在当前元件库名称不变,在过滤框条件文本框中输入CapVar,如图3-59所示。单击按钮,将选择的可变电容元件放置在原理图纸上。
放置电阻、电容元件。按照与上面相同的方法进行加载,其中,放置4个电容元件Cap(无极性电容),7个电阻元件Res3(两端口可变电阻),加载结果如图3-60所示。
设置元件属性。在图纸上放置好元件之后,再对各个元件的属性进行设置,包括元件的标识、序号、型号、封装形式等。双击任意Cap元件,打开PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框,如图3-61所示。其他元件的属性设置可以参考此处,这里不再赘述。
设置好元件属性后,根据电路图合理地放置元件,以达到美观地绘制电路原理图的目的。布局结果如图3-62所示。在放置好各个元件并设置好相应的属性后,下面应根据电路设计的要求把各个元件连接起来。
连接导线。选择“放置”→“线”菜单命令或单击“连线”工具栏中的(放置线)按钮,放置电气连接,完成元件之间的端口及管脚的电气连接。绘制完成的单片机逻辑系统电路原理图如图3-51所示。
保存原理图。选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
至此,原理图的设计工作暂时告一段落。如果需要进行原理图后续编辑及PCB板的设计制作,还需要对设计好的电路进行电气规则检查和对原理图进行编译,这将在后面的章节中通过实例进行详细介绍。
3.6.2模拟电路原理图设计
本节将从实际操作的角度出发,绘制模拟电路,如图3-63所示。主要介绍原理图设计中经常遇到的一些知识点。包括查找元件及其对应元件库的载入和卸载、基本元件的编辑和原理图的布局和布线。
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)→“PCB工程”(印制电路板工程)菜单命令,新建工程文件。
选择“文件”→“保存工程为”菜单命令,弹出“另存为”对话框,选择路径,在对话框中输入文件名称,将新建的工程文件保存为“模拟电路.PrjPCB”。
选择“文件”→New(新建)→“原理图”菜单命令,在“模拟电路.PrjPCB”下显示新建的原理图文件。
选择“文件”→“保存为”菜单命令,将新建的原理图文件保存为“模拟电路.SchDoc”。
(2)元件库管理
元件库操作包括装载元件库和卸载元件库。
在知道元件所在元件库的情况下,通过“可用库”对话框加载该库。本实例中元件在MiscellaneousDevices.IntLib(通用元件库)和MiscellaneousConnectors.IntLib(通用接插件库)元件库中。
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,弹出如图3-64所示的“可用库”对话框。在“可用库”对话框的元件库列表中,选定其中的元件库,单击“上移”按钮,则该元件库可以向上移动一行;单击“下移”按钮,则该元件库可以向下移动一行;单击“删除”按钮,则系统卸载该元件库。
(3)查找元件
对不确定元件库的情况,可通过查找元件来加载元件库。本例中要放置2N2222元件,此元件不包含在以上加载的元件库中,因此元件库需要另行加载。
在“库”面板中,单击按钮,系统弹出“搜索库”对话框,如图3-65所示。
在文本框输入元件名2N2222,单击按钮,系统将在设置的搜索范围内查找元件。查找结果如图3-66所示,单击按钮,可以将该元件放置在原理图中。
(4)原理图图纸设置
选择“设计”→“文档选项”菜单命令,或者在编辑区内单击鼠标右键,并在弹出的快捷菜单中选择“选项”→“文档选项”菜单命令,弹出如图3-67所示的“文档选项”对话框,在该对话框中可以对图纸进行设置。
(5)原理图设计
放置元件。打开“库”面板,在当前元件库下拉列表中选择“MiscellaneousDevices.IntLib”元件库,然后在元件过滤栏的文本框中输入XTAL,在元件列表中查找晶振元件,并将查找所得晶振放入原理图中;在元件过滤栏的文本框中输入1N4001,并将查找所得二极管放入原理图中;选择“MiscellaneousConnectors.IntLib”元件库,在元件过滤栏中的文本框中输入Header16(16针连接器),单击按钮,在原理图中显示要放置的元件,同时在元件左上角显示十字光标,如图3-68所示;单击X键,元件关于X轴镜像反转,如图3-69所示。在空白处单击并将查找所得元件放入原理图中。依次放入其他元件。其中,ResPack2(排阻)两个,cap(电容)一个,Header20(20针连接器)一个,放置元件后的图纸如图3-70所示。
编辑元件。双击元件Header16,弹出PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框中,如图3-71所示。单击左下角按钮,弹出“元件管脚编辑器”对话框,如图3-72所示,选中“数量”栏下对应所有管脚,取消“名称”栏下所有管脚,如图3-73所示。单击按钮,完成元件管脚编辑,退出对话框。继续双击元件,弹出属性编辑对话框,在Properties(属性)选项组的Designator(标志符)栏中输入J1,在Comment(注释)栏中输入16PIN,单击按钮,退出对话框。元件修改结果如图3-74所示。用同样的方法修改Header20,结果如图3-75所示。
元件属性设置及元件布局。双击元件XTAL,弹出PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框,对元件的编号进行设置,如图3-76所示。单击按钮,弹出如图3-77所示的“元件管脚编辑器”对话框,取消“数量”栏复选框选中,调整管脚显示形式。用同样的方法可以对电容、连接器和电阻值进行设置。其余设置好的元件属性见表3-1。
表3-1元件属性
编号
注释/参数值
封装形式
C1
1μF
RAD-0.3
R1A
ResPack2
DIP-16
R1B
ResPack2
DIP-16
Q1
2N2222
22-03
D1
Diode1N4001
DO-41
Y1
XTAL
R38
根据电路图合理地放置元件,以达到美观地绘制电路原理图。设置好元件属性后的电路原理图图纸如图3-78所示。
(6)放置电源和接地符号
单击“连线”工具栏中的(VCC电源符号)按钮,在原理图中显示带十字光标的电源符号,单击Tab键,弹出“电源端口”对话框,如图3-79所示,选中“显示网络名”复选框,单击“确定”按钮,退出对话框,在原理图对应位置放置电源,本例共需要三个电源。单击“连线”工具栏中的(GND接地符号)按钮,单击Tab键,弹出“电源端口”对话框,如图3-80所示,取消“显示网络名”复选框的选择,放置接地符号,本例共需要两个接地。由于都是数字地,使用统一的符号表示即可,结果如图3-81所示。
(7)连接线路
布局好元件后,下一步的工作就是连接线路。单击工具栏中的(放置线)按钮,执行连线操作。连接好的电路原理图如图3-63所示。
(8)保存原理图
选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
本例中详细介绍了如何加载原理图元件库。根据原理图所需,在自带路径下加载对应元件的元件库。
3.6.3七段分割数码器电路设计
七段分割数码管电路如图3-82所示,实验台上设有两个共阴极七段数码管及驱动电路,段码为同相驱动器,位码为反相驱动。
图3-82七段分割数码器电路
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)的“选项”选项,在选择区域中取消对“标题块”复选框的选取,并在“标准风格”下拉列表框中选择图纸纸型为B型,如图3-83所示。
不选中“标题块”复选框,也就是取消了原理图图纸上的标题栏,这时候就可以在原理图图纸上按照自己的需要自行定义标题栏。
选择“察看”→“栅格”→“切换可视栅格”菜单命令,取消图纸上的栅格,这样在放置文本的时候就可以不受干扰。
(2)加载元件库
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,打开“可用库”对话框,然后在其中加载需要的元件库“BCDto7.SCHLIB”。本例中需要加载的元件库如图3-84所示。
(3)放置元件
选择“库”面板,在其中浏览刚刚加载的元件库“BCDto7.SCHLIB”,找到所需的元件74LS90。单击“库”面板中的按钮,带十字标记的元件浮动在原理图中,可直接在原理图空白处单击,放置元件,在后面操作中更改元件属性。也可直接单击Tab键,弹出PropertiesforSchematicComponentinSheet(原理图元件属性)对话框,在Properties(属性)选项组中的Designator(标志符)栏中输入U1,如图3-85所示,对元件编号。单击按钮,完成设置。同样的方法,在加载的对应元件库中选择主要元件。
(4)放置外围元件
在当前元件库下拉列表中选择MiscellaneousDevices.IntLib元件库,在元件过滤中输入RES3,单击按钮,在原理图中显示浮动的带十字光标的RES元件,单击Tab键,弹出元件属性编辑器,在Designator(标识符)栏输入R1,单击按钮,退出对话框,在原理图中单击,放置R1,在原理图中放置R1,同时继续显示带十字光标的可变电阻,编号自动向后递增为R2;在原理图中单击,放置R2,显示浮动的R3,以此类推,放置8个可变电阻。对设置好元件属性后的元件进行布局,结果如图3-86所示。
(5)放置电源和接地符号
单击“连线”工具栏中的(VCC电源符号)按钮,放置电源,本例共需要两个电源。单击“连线”工具栏中的(GND接地符号)按钮,放置接地符号,本例共需要一个接地,结果如图3-87所示。
对于难以用导线连接的元件,应该采用设置网络标号的方法,这样可以使原理图结构清晰,易读易修改。
(6)连接导线
选择“放置”→“线”菜单命令,或单击“连线”工具栏中的(放置线)按钮,完成元件之间的端口及管脚的电气连接,结果如图3-88所示。
(7)放置网络标号
选择“放置”→“网络标号”菜单命令,或单击工具栏中的(放置网络标号)按钮,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号NetLabel1。这时按Tab键打开“网络”选项卡对话框,然后在该对话框的“网络”文本框中输入网络选项卡的名称N1,单击按钮,退出该对话框。接着移动鼠标光标,将网络选项卡放置到总线分支上,继续显示浮动的带十字光标的网络标号,名称递增为N2,继续放置,终结果如图3-89所示。
(8)标注原理图
选择“放置”→“文本字符串”菜单命令,或单击“实用工具栏”工具栏下拉列表中的(放置文本字符串)按钮,显示浮动的文本图标,单击Tab按钮,弹出“标注”对话框,在“属性”选项组的“文本”栏中输入“BCDto7-SegmentDecoder”,如图3-90所示。在原理图左上角单击,完成放置,单击Esc键或单击鼠标右键退出操作,终得到如图3-82所示的原理图。
(9)保存原理图
选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
本例详细介绍了原理图元件的编号编辑方式,并根据不同方式或按照自己的习惯来定义元件。
3.6.4停电/来电自动告知电路图设计
本例设计的是由集成电路构成的停电来电自动告知电路图,如图3-91所示。适用于需要提示停电、来电的场合。VT1、VD5、R3组成了停电告知控制电路;IC1、D1等构成了来电告知控制电路;IC2、VT2、LS2为报警声驱动电路。
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)→“PCB工程”(印制电路板工程)菜单命令,然后单击右键选择“保存工程为”菜单命令将新建的工程文件保存为“停电来电自动告知电路.PrjPCB”。
选择“文件”→New(新建)→“原理图”菜单命令,然后单击右键选择“保存为”菜单命令将新建的原理图文件保存为“停电来电自动告知电路.SchDoc”。
(2)加载元件库
选择“设计”→“添加/移除库”菜单命令或在“库”面板中单击按钮,打开“可用库”对话框,然后在其中加载需要的元件库。本例中需要加载的元件库如图3-92所示。
(3)放置元件
选择“库”面板,在其中浏览刚刚加载的元件库UM66.SchLib,选中其中的音乐三极管元件UM66,如图3-93所示,单击按钮,在原理图中放置如图3-94所示的元件。
选择“库”面板,在其中浏览刚刚加载的元件库MiscellaneousDevices.IntLib,找到所需外围元件,三个电阻(Res2),一个直流电源(Battery),一个电容(Cap),三个极性电容(CapPol2),两个三极管(QNPN、PNP),一个电铃(Bell),一个电桥(Bridge),一个扬声器(Speaker),一个单刀单掷开关(SW-SPDT),一个二极管(Diode),然后将其放置在图纸上。如图3-95所示。
依次双击元件,设置元件属性,并对这些元件进行布局,布局的结果如图3-96所示。
(4)连接导线
选择“放置”→“线”菜单命令或单击“连线”工具栏中的(放置线)按钮,完成元件之间的端口及管脚的电气连接,结果如图3-97所示。
(5)放置电源符号
单击“连线”工具栏中的(VCC电源符号)按钮,放置电源,本例共需要一个电源,结果如图3-98所示。
(6)放置网络标号
选择“放置”→“网络标号”菜单命令,或单击工具栏中的(放置网络标号)按钮,这时鼠标变成十字形状,并带有一个初始标号NetLabel1。这时按Tab键打开如图3-99所示“网络标签”对话框,然后在该对话框的“网络”文本框中输入网络选项卡的名称3V,再单击按钮退出该对话框。接着移动鼠标光标,将网络选项卡放置到对应位置上,标注结
(7)标注原理图
选择“放置”→“文本字符串”菜单命令,或单击“实用工具栏”工具栏下拉列表中的(放置文本字符串)按钮,显示浮动的文本图标,单击Tab按钮,弹出“标注”对话框,在“属性”选项组的“文本”栏中依次输入“停电告知”、“来电告知”,如图3-101所示。单击按钮,退出对话框。终得到如图3-91所示的原理图。
(8)保存原理图
选择“文件”→“保存”菜单命令,或单击“原理图标准”工具栏中的(保存)按钮,保存绘制结果。
在本例中,重点介绍了网络标号的绘制方法。使用网络选项卡代替实际走线可以大大简化原理图,可以使原理图更规范、整洁和美观。
3.6.5照明灯延时关断电路图设计
本例设计的电路作用是在夜晚有客人来访敲门或主人回家用钥匙开门时,均会自动控制开启照明灯,如图3-102所示,延迟时间可达40s以上,方便实用。
图3-102照明灯延时关断电路图
本例主要由微振动传感器、延迟光敏双重控制交流开关、电源交换器等电路构成。接通电源后220V交流电经VD3半波整流、R3限流、VD2稳压和C2滤波后,输出约12V直流电压,供控制电路使用。
(1)建立工作环境
在AltiumDesigner13主界面中,选择“文件”→New(新建)→Project(工程)→“PCB工程”(印制电路板工程)菜单命令,然后单击右键选择“保存工程为”菜单命令将新建的工程文件保存为“照明灯延时关断电路.PrjPCB”。
选择“文件”→New(新建)→“原理图”菜单命令,然后单击右键选择“保存为”菜单命令将新建的原理图文件保存为“照明灯延时关断电路.SchDoc”。
(2)自动存盘设置
AltiumDesigner13支持文件的自动存盘功能。用户可以通过参数设置来控制文件自动存盘的细节。单击AltiumDesigner13软件界面左上角的DXP菜单,在弹出的下拉
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