Protel99SE电路设计实例教程6.ppt

2 第6章原理图设计进阶 内容提示 前面章节已经对原理图设计的基本操作进行了介绍 通过这些操作已经完全能够设计完整的电路原理图了 但原理图的设计过程有时会比较复杂 这时如果仅采用基本操作 工作量会变得很大 不仅影响设计的效率 同时也难以保证电路设计的质量 为了方便用户进行原理图的设计 Protel99SE在基本操作以外还提供了许多强大的设计功能 如简化电路连接的总线连接方式和网络标号的使用 适用于对多个元件属性同时进行修改的全局编辑功能 为保证电路电气连接正确而设计的ERC检查等 这些能够让原本繁重的设计工作变得轻松 快捷 同时还能保证电路的高度正确性 因此除了熟练掌握原理图设计的基本操作外 学会使用并熟练运用这些高级功能 是高效 快捷地设计高质量的原理图的关键 本章中会对原理图设计中高级功能的使用以及一些常见问题的处理技巧进行详细的介绍 希望读者能够熟练掌握 学习要点 原理图的总线连接方式阵列粘贴与拖动绘图元件全局属性的编辑元件的自动编号原理图的电气规则检查生成网络表等各种报表 3 6 1绘制原理图进阶 6 1 1绘制总线及接口在进行原理图设计时 如果元件的数目较多 并且各个元件也都有很多引脚 那么连接关系一般都比较复杂 如果对于每个引脚都用导线逐根连接 则原理图中会充斥有过多的导线 导致各元件间的连接关系不明确 容易产生混乱 而且需要连接的导线很多 给原理图的绘制也带来了不小的工作量 如图6 1所示 4 6 1 1绘制总线及接口 1 放置总线在布线工具栏中 放置导线按钮的旁边有一个按钮 对应于菜单命令Place Entry 即是用来放置总线的 用鼠标左键单击该按钮 鼠标光标将变成十字形 如图6 2所示 与放置导线的过程相同 通过单击鼠标左键即可确定总线起点与终点 对于画线方式以及属性的调整也与导线的绘制过程相同 如图6 3所示 5 6 1 1绘制总线及接口 2 放置总线入口紧挨总线放置按钮有一个按钮 对应于选择Place BusEntry命令 用于放置总线的入口接口来与具体的引脚相连 用鼠标左键单击该按钮 即可进入总线入口放置状态 如图6 4所示 通过单击鼠标左键放置总线入口 按键盘空格 Space 键或X Y键可以调整入口朝向 放置总线入口使其一端与总线相连 另一端通过放置导线与对应引脚相连 如图6 5所示 依次对每个引脚进行上述操作 即可完成总线连接图形的绘制 对芯片控制输入电路连线绘制也作相同的处理 效果如图6 6所示 6 6 1 2网络标号的使用 在布线工具栏上的按钮 对应于选择Place NetLabel菜单命令 通过鼠标左键单击该按钮 即可开始放置网络标号 如图6 8所示 此时鼠标光标会带有一个网络标号名称的虚线框 光标所指位置为网络标号的参考点 通过使用鼠标左键单击引脚的末端或与引脚相连的导线 即可将该网络标号与该引脚关联起来 按Tab键 可以打开如图6 9所示的网络标号属性设置页面 在Net一栏中可以修改网络标号的名称 也可以用鼠标左键单击向下的箭头打开下拉列表选择已有的网络 如图6 10所示 7 6 1 2网络标号的使用 与具有相同名称的网络标号相关联的引脚或导线在电气上是连接在一起的 因此将名称相同的网络标号放置到总线两端对应引脚的入口处 即可赋予总线连接方式的电气连接特性 如图6 11所示 有相同名称的网络标号标识的导线或引脚在电气上都是相连的 并不局限于总线连接方式 因此在连线复杂或连线比较困难的地方都可以使用 从而简化电路连接 如图6 12和图6 13所示 8 6 1 3使用I O接口连接 用鼠标左键单击布线工具栏中的按钮或执行Place Port菜单命令 即可进行I O端口放置 如图6 14所示 通过单击鼠标左键确定I O端口起始点 拖动鼠标到合适位置再用左键单击一次即可放置指定长度的I O端口 放置过程中按Tab键或放置后双击端口 就可以打开如图6 15所示的I O端口属性对话框 9 6 1 3使用I O接口连接 完成设置 并在相对应的另一连接引脚处放置具有相同名称的I O端口 如图6 18和图6 19所示 10 6 1 4利用阵列粘贴与拖动绘制阵列元件 在绘制原理图过程中有时会遇到需要放置多个相同元件并且元件排列很整齐的情况 例如需要绘制如图6 20所示的电路图 在这种情况下 如果逐个进行放置会显得较为繁琐 此时可以通过阵列粘贴来绘制元件 同时使用拖动功能绘制平行导线 实现起来既快捷又方便 1 单个对象的阵列粘贴2 通过拖动被选对象 DragSelection 绘制导线3 通过拖动 Drag 绘制导线4 组合阵列粘贴 11 6 1 5元件全局属性的编辑 下面将通过一个实例具体介绍对元器件的属性进行全局编辑的过程 1 修改电阻元件的封装如图6 34所示 在绘制电路的过程中可以先不对元件属性进行细致的设置而先将各元件的连接关系确定 然后利用元件属性的全局编辑功能对各类元件的封装 型号等信息进行统一修改 2 设置文字的显示效果除了对元件属性进行修改以外 对原理图中的其他元素也可以使用全局编辑功能修改其属性 下面以修改文字的显示效果为例详细地进行介绍 电路仍采用图6 34中的设计 12 6 1 6设置PCB布线指示 用鼠标左键单击按钮 或执行相应的菜单命令 即可进入PCB布线指示放置状态 如图6 45所示 单击鼠标左键进行放置 放置前按键盘上的Tab键或放置后用鼠标左键双击布线指示可以打开如图6 46所示的属性设置对话框 13 6 1 6设置PCB布线指示 在属性对话框中通过鼠标左键单击右下方的Global按钮 将打开PCB布线指示的全局编辑对话框 如图6 47所示 其设置方法可参照6 1 5节的内容 14 6 2元件的自动编号 在绘制原理图的过程中 如果没有对元件的序号进行设置 系统将采用默认设置为元件添加序号 通常在元件编号中会带有 号 如电阻为 R 电容为 C 若元件没有默认序号 则会使用前面一元件的序号作为当前元件的序号 在前面的章节中介绍了如何逐一对元件的序号进行修改 对于比较简单的原理图来说是可以采用的 但当电路比较复杂 元件数目很多时 逐个修改元件的编号就显得过于繁琐 而且可能会出现某些元件的序号重复 或某类元件的序号不连续等问题 针对这一点 Protel99SE为用户提供了元件的自动编号功能 使用这一功能可以在放置完全部的元件后统一对元件进行编号 从而节省了绘图时间 又可以使元件的序号完整正确 下面就对这一功能进行介绍 15 6 2 1对元件进行自动编号 以图6 48所示的电阻阵列的自动编号为例 选择Tools Annotate菜单命令 如图6 49所示 即可对原理图中的元件进行自动编号 此时会打开如图6 50所示的自动编号设置对话框 通过对该对话框的选项进行设置 可以实现多种形式的自动编号 各选项的具体含义如下 1 Options选项卡 1 AnnotateOptions选项组 2 GroupPartsTogetherIfMatchBy选项组 3 Re annotateMethod选项组2 AdvancedOptions选项卡 16 6 2 2熟练使用自动编号 例如需要对如图6 63所示的电路模块中的元件编号进行修改 希望使电阻 电容元件的编号以功能元件U4为基准进行编号 即将其编号修改为 R4 C4 的形式 这样当看到编号以 4 开头的元件时即能够很快地知道它是在U4周围的元件 从而极大地方便了对元件的管理 具体操作方法如下 1 通过框选或其他选取方式选取图6 63中的元件 2 用鼠标左键双击一个电容元件 打开其属性对话框 3 单击右下角的Global按钮 打开全局编辑对话框 17 6 2 2熟练使用自动编号 4 在AttributesToMatchBy 匹配属性 选项组的LibRef文本框中输入 CAP 同时将Selection选项选为Same 表示对所有选中的LibRef为CAP的电容元件进行修改 然后在CopyAttributes 复制属性 选项组中将Designator改为 C40 表示电容元件的编号都以 40 开头 后面的数字通过自动编号功能进行设置 设置后的全局编辑对话框如图6 64所示 5 单击OK按钮 弹出如图6 65所示的确认对话框 单击Yes按钮确认进行修改 6 对电阻元件也可以做类似的调整 调整后的电路如图6 66所示 18 6 2 2熟练使用自动编号 7 然后执行自动编号命令 在弹出的对话框中对Options选项卡作如图6 67所示的设置 在这里可不对AdvancedOptions选项卡进行设置 8 单击OK按钮 进行自动编号 结果如图6 68所示 以上介绍的是在已进行过编号的电路原理图的基础上进行修改的方法 此外在设计时还可以直接通过自动编号功能实现上述的分组编号 19 6 2 2熟练使用自动编号 例如需要在如图6 69所示的电路中实现分组编号 则可以采用如下的操作步骤 1 执行自动编号命令 在Options选项卡中的AnnotateOptions下拉列表中选择ResetDesignators 如图6 70所示 单击OK按钮重置元件的编号 2 选择Edit Selection OutsideArea命令或直接在英文输入法状态下按键盘S键 弹出Selection菜单后选择OutsideArea命令或按O键执行 框住需要进行编号的电路模块 此时该模块以外的电路和元件都会被选取 如图6 71所示 20 可编辑 21 6 2 2熟练使用自动编号 3 再次选择自动编号命令 对Options选项卡进行如图6 72所示的设置 注意选中Ignoreselectedparts选项 4 打开AdvancedOptions选项卡 选中当前文件前面的复选框 并将编号范围修改为401 499 如图6 73所示 22 6 2 2熟练使用自动编号 5 单击OK按钮进行自动编号 结果如图6 74所示 6 对图中的一些元件的编号进行手工修改 如将功能元件的编号改为U4等 即可得到与图6 68相同的编号效果 通过类似的操作对其他模块也分别进行编号 即可实现对整个系统的分组编号 23 6 3原理图的电气检查 电气规则检查 ElectricalRuleCheck ERC 用来检查电路原理图中电气连接的完整性 电气规则检查可以按照用户指定的逻辑特性进行 可以输出相关的物理逻辑冲突报告 例如悬空的管脚 没有连接的网络标号以及没有连接的电源等 在生成测试报告的同时 程序还会将ERC结果以符合的形式直接标注在电路原理图上 对设计一个复杂的电路原理图来说 电气规则检查代替了手工检查的繁重劳动 有着手工检查无法达到的精确性以及快速性 是设计原理图的好帮手 24 6 3 1设置ERC规则 通过选择Tools ERC菜单命令 或使用快捷键T打开工具快捷菜单 如图6 75所示 然后选择ERC命令或按键盘E 即可打开如图6 76所示的ERC规则设置对话框 可以看到ERC规则设置对话框中有Setup 设置 和RuleMatrix 规则矩阵 两个选项卡 下面分别对其进行叙述 1 Setup选项卡 1 ERCOptions选项组 2 Options选项组 3 NetIdentifierScope选项组2 RuleMatrix选项卡 1 Legend 图例 2 规则矩阵 25 6 3 2运行ERC 如要对图6 80所示的电路图进行电气规则检查 具体操作步骤如下 1 选择Tools ERC菜单命令 打开ERC设置对话框 2 对Setup选项卡进行设置 如图6 81所示 选择生成ERC报表 并在原理图上显示错误标识 选择电气检查范围 SheetstoNetlist 为当前原理图 Activesheet 网络识别范围 NetIdentifierScope 为连接端口 SheetSymbol PortConnections 26 6 3 2运行ERC 3 打开RuleMatrix选项卡 设置其为默认参数 如图6 82所示 4 单击OK按钮 运行ERC 由于选中Createreportfile选项 系统运行完ERC后会自动生成一个ERC报表文件 以 ERC为扩展名 如图6 83所示 在报表文件中注明了原来图的名称 电气检查时间以及检查结果的详细信息 27 6 3 3设置忽略ERC测试点 在布线工具栏上有一个图标 对应于选择Place Directives NoERC命令 即是用来放置忽略ERC测试点的 具体操作过程如下 1 用鼠标左键单击图标 或执行相应的菜单命令 2 此时光标变为十字形 通过单击鼠标左键在相应引脚末端放置忽略ERC测试点 注意使其捕捉到引脚 此时光标会成为一个黑点 如图6 85所示 3 单击鼠标右键退出放置状态或按键盘上的Esc键 在放置过程中按键盘Tab键或在放置后用鼠标左键双击忽略ERC测试点标志 可以打开如图6 86所示的属性对话框进行设置 28 6 4生成报表文件 在绘制原理图的过程中 除了要完成对原理图的绘制外 产生各种报表也是十分重要的 为了方便PCB的设计 往往要生成电路的网络表文件 为了便于进行元件的采购和预算 可以生成元件清单报表文件 此外为了对电路结构有更好的了解 同时方便验证电路设计的正确性 还可以生成元件交叉参考表 层次表等 因此生成各种报表文件对于编辑原理图十分重要 29 6 4 1生成网络表 通过选择Design CreateNetlist菜单命令 或使用快捷键D打开设计快捷菜单后选择CreateNetlist命令 或按键盘N键执行 如图6 88所示 即可打开创建网络表文件设置对话框 如图6 89所示 对话框的具体内容如下 1 Preferences选项卡2 TraceOptions选项卡 30 6 4 1生成网络表 下面以如图6 93所示的电路为例介绍一下生成网络表的具体过程 操作步骤如下 1 选择Design CreateNetlist菜单命令 或使用快捷键D 在打开快捷菜单后选择CreateNetlist命令或按键盘N键 打开设置对话框 2 对Preferences选项卡作如图6 94所示的设置 选择输出格式为Protel 网络识别范围为SheetSymbol PortConnections 生成网络表的范围为当前项目 3 对TraceOptions选项卡不做修改 即不生成Trace文件 4 单击OK按钮 进行网络表生成 生成的网络表文件以 NET作为扩展名 结果如图6 95所示 31 6 4 2网络表文件格式 网络表文件由两种格式的单元构成 一种是包含在方括号 和 中的 这部分内容记录了原理图中每个元件的基本信息 包括元件的编号 封装形式 元件类型或大小等内容 每一对方括号包含了一个元件的信息 其数目与元件个数相等 另一种是包含在圆括号 和 中的 这部分内容则描述了原理图中各个元件的连接关系 每一对圆括号中包含了彼此之间相连的各个电气节点的名称 并会根据元件引脚的信息自动赋予这一组电气节点一个名称 作为一个电气网络 所有与该网络具有电气连接关系的电气节点都会包含在该网络中 不会多也不会少 32 6 4 2网络表文件格式 两者的格式如下 元件描述开始标志C101元件编号RB 3 6元件封装形式1000u元件其他信息 元件描述结束标志 网络描述开始标志VCC网络名称C103 1与该网络具有电气连接关系的元件引脚信息 前面为元件编号 后面为网络相连C104 1的引脚序号 如C103 1表示元件C103的1脚与该网络相连Q101 1R102 2U1 3 网络描述结束标志 33 6 4 3生成元件表 下面仍以图6 93所示的电路为例介绍一下具体的操作过程 1 选择Report BillofMaterial菜单命令 启动元件清单生成向导 如图6 96所示 这里会提示用户选择生成元件清单的范围是整个项目 Project 还是当前原理图 Sheet 这里选择当前页 2 用鼠标左键单击Next按钮 进入如图6 97所示的界面 在这个界面中选择要生成的元件清单中所包含的内容 可以看到该界面中有3个选项组 34 6 4 3生成元件表 3 用鼠标左键单击Next按钮 进入如图6 98所示的界面 在这里可以输入要生成的元件清单的表头信息 可以看到有PartType 元件类型 Designator 元件编号 Footprint 元件封装信息 和Description 元件描述 四个文本框 默认为相对应的标签内容 这里可不做修改 4 用鼠标左键单击Next按钮 进入如图6 99所示的界面 35 6 4 3生成元件表 5 用鼠标左键单击Next按钮 进入如图6 100所示的界面 至此即完成了对元件清单生成向导的设置 在设置过程中如果需要修改前面的设置 则可以通过鼠标左键单击Back按钮回到相应的界面进行重新设置 如果要放弃生成元件清单文件 则可以通过鼠标左键单击Cancel按钮取消向导设置 6 确认参数设置后用鼠标左键单击Finish按钮完成 进行元件清单文件的生成 36 6 4 4生成元件属性清单 下面仍以图6 93所示的电路为例介绍其具体的操作过程 1 选择Edit ExporttoSpread菜单命令 打开如图6 103所示的导出编辑对象属性清单向导界面 2 用鼠标左键单击Next按钮 进入如图6 104所示的界面 在这