电路原理图的设计

电路原理图的设计第1页，共74页，2023年，2月20日，星期二本章学习目标本章主要讲述三端稳压电源原理图的绘制过程，以达到以下学习目标：理解原理图的一般设计流程和基本原则。掌握电路图元件库的安装与卸载。掌握电路图中元件的搜索方法。掌握电路图的整体编辑。掌握原理图的编译与各种报表的输出。第2页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.1原理图的一般设计流程和基本原则

1.原理图的一般设计流程

第3页，共74页，2023年，2月20日，星期二

2.原理图的设计的基本原则1.以模块化和信号流向为原则摆放元件，使设计的原理图便于电路功能和原理分析。2.同一模块中的元件尽量靠近，不同模块中的元件稍微远离。3.不要有过多的交叉线、过远的平行连线。充分利用总线、网络标号和电路端口等电气符号，使原理图清晰明了。

第4页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.2.1新建原理图文件

1.创建工程文件。执行菜单命令【File】/【New】/【PCBProject】，新建一个工程文件。2.执行菜单命令【File】/【SaveProject】，将新建工程文件保存为“原理图.PRJPCB”。3.执行菜单命令【File】/【New】/【Schematic】，新建一个原理图文件。4.单击工具栏中的按钮，弹出文件保存对话框，将新建原理图文件保存为“原理图.SchDoc”。4.2原理图的编辑环境设置第5页，共74页，2023年，2月20日，星期二

新建的工程文件和原理图文件

新建的工程文件新建的原理图文件第6页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.2.2设置图纸1.设置图纸属性。执行菜单命令【Design】/【Option…】

第7页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.3加载和卸载元件库

4.3.1原理图元件库介绍

绘制原理图就是将代表实际元件的电气符号（既原理图元件）放置在原理图图纸中，并用具有电气特性的导线或网络标号将其连接起来的过程。AltiumDesigner为了实现对众多原理图元件的有效管理，它按照元件制造商和元件功能进行分类，将具有相同特性的原理图元件放在同一个原理图元件库中，并全部放在AltiumDesigner安装文件夹的Library文件夹中。第8页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.3.2加载元件库

1.打开库文件面板。在工作区右侧（或右下方）单击【Libraries】标签，即可打开库文件面板，如右图所示。元件库按钮第9页，共74页，2023年，2月20日，星期二2.打开添加、移除元件库对话框

单击库文件面板中的【Libraries…】元件库按钮，弹出如图所示的添加、移除元件库对话框已添加的元件库列表第10页，共74页，2023年，2月20日，星期二3.添加元件库

在添加、移除元件库对话框中单击【AddLibrary…】（安装）添加元件库按钮，弹出选择元件库对话框，如图所示提示：AltiumDesigner的常用元件库默认保存在安装盘的:\ProgramFiles\AltiumDesigner\Library目录下。第11页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.新添加的元件库新添加的元件库若不知道元件属于哪个库，可以通过“查找…”按钮来实现。第12页，共74页，2023年，2月20日，星期二选用新添加的元件库

单击添加、移除元件库对话框中的【Close】关闭按钮，回到库文件面板中，可以看到当前元件库下拉列表框中已经有了刚添加的元件库“STMemoryEPROM16-512Kbit.IntLib”，如图所示。

第13页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.3.3卸载元件库

如果想将已经添加的元件库卸载，可以在添加/移除元件库对话框中，选中要卸载的元件库名后，单击【Remove】（卸载）按钮即可。注意：卸载元件库并不是删除元件库，卸载元件库只是将该元件库从当前已添加元件库列表中移除，该库仍然保存在AltiumDesigner的元件库文件夹中，下次需要时仍可加载进来使用。第14页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.4三端稳压电源的原理图绘制

经过分析，插座JP1、JP2的原理图元件位于常用接插件杂项集成库MiscellaneousConnectors.IntLib中，而其它的原理图元件位于常用元件杂项集成库MiscellaneousDevices.IntLib中，系统默认情况下，已经载入了以上二个常用元件库，但是，如果要载入其它元件库，或者使用过程中移除了该库，则必须加载元件库。

第15页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.4.1放置原理图元件并设置属性

1.将图纸放大并移动到适当位置（1）图纸显示比例的调节【PageUp】键:每按一次，图纸的显示比例放大一次，可以连续操作，并可在元件的放置过程中操作。【PageDown】键：每按一次，图纸的显示比例缩小一次，可以连续操作，并可在元件的放置过程中操作。【End】键：每按一次，图纸显示刷新一次。【Ctrl】+【PageDown】键：二个按键同时按下，可以显示图纸上的所有图件。第16页，共74页，2023年，2月20日，星期二（2）图纸位置的移动

上下移动滑块左右移动滑块第17页，共74页，2023年，2月20日，星期二2.打开库文件面板，选择所需的元件库

例：放置二极管经过前面的分析，二极管的原理图元件位于常用元件杂项集成库MiscellaneousDevices.IntLib中，因此在库文件面板中选择MiscellaneousDevices.IntLib库。

第18页，共74页，2023年，2月20日，星期二3.找到原理图元件

在库文件面板中浏览原理图元件，找到二极管的原理图元件，如图所示。提示：为了加快寻找的速度，可以使用关键字过滤功能，由于二极管的原理图元件名称为Diode，因此可以在关键字过滤栏中输入Diode或Dio*（*为通配符，可以表示任意多个字符）。既找到所有含有字符Dio的元件。关键字过滤过滤后的元件第19页，共74页，2023年，2月20日，星期二常用元件的关键字DIO:二极管CAP：电容RES：电阻PNP：PNP型三极管NPN：NPN型三极管第20页，共74页，2023年，2月20日，星期二电路原理图常见两个元件库一、MiscellaneousDevices.IntLib库是最常用的器件库，有最基本的电子元件。

电阻：标准的电阻Res1，Res2电阻排(集成电阻器)ResPack1，ResPack2，ResPack3，ResPack4三端口可变电阻Rpot1，Rpot2可变电阻ResAdj1,ResAdj2电阻桥ResBridge特殊电阻:热敏电阻ResVaristor,湿敏电阻ResThermal,压控电阻ResTap,半导体电阻ResSemi第21页，共74页，2023年，2月20日，星期二电容：无极性电容CAP有极性电容CapPol1，CapPol2,CapPol3可变电容CapVar馈能电容CapFeed电感：普通Inductor石英晶振：Crystal(XTAL)二极管：Diode,稳压二极管DZener,变容二极管DVaractor遂道二极管DTunnel三极管：NPN，PNP,达林顿管NPN1~3,PNP1~3场效应管：MOSFETN，MOSFETP，JFETN，JFETP等发光二极管：LED发光数码管：DPY跳线：Jumper三端稳压器：VoltReg第22页，共74页，2023年，2月20日，星期二保险丝：Fuse1，Fuse2继电器：单刀单掷RELAY-SPST

单刀双掷RELAY-SPDT

双刀单掷RELAY-DPST

双刀双掷RELAY-DPDT话筒：Mic1，Mic2开关：拨码开关SWDIP按键SW-PB其他开关SW变压器：Trans，电桥：Brideg1，Brideg2扬声器:Speaker模数转换ADC-8

数模转换DAC-8天线Antenna电灯Lamp第23页，共74页，2023年，2月20日，星期二电铃Bell蜂鸣器Buzzer稳压管Dschottky单结晶体管UJT-(P/N)三端双向可控硅开关Triac可控硅整流器Scr光敏二极管Photosen光敏三极管PhotoPNP/NPN光耦(发光二极管+光敏二极管型):Optoisolator1,Optoisolator2光电隔离开关(发光二极管+三端可控硅型):OptoTRIAC运算放大器Opamp表头Meter第24页，共74页，2023年，2月20日，星期二电池：Battery缓冲器：BUFFER二、MiscellaneousConnectors.IntLib电气插座:Socket高频线接插器:BNC电气插头:Plug耳机插座：Phonejack各种管脚的插头连接器等HEADER，CON，MHDRISA插座CONEISAE鼠标插头PS2-6PIN电源插头PWR2.5第25页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.取出原理图元件

找到二极管元件后，双击鼠标左键或单击库文件面板中的【PlaceDiode】按钮，将光标移到图纸上，此时可以看到光标下已经带出了二极管原理图元件的虚影，如图所示。

第26页，共74页，2023年，2月20日，星期二5.设置原理图元件属性

从原理图库中取出的原理图元件还没有输入元件编号、参数等属性，按下键盘上的【Tab】键，将弹出元件的属性对话框，第27页，共74页，2023年，2月20日，星期二

【Desinnator】元件编号：用于图纸中唯一代表该元件的代号。它由字母和数字二部分组成，字母部分通常表示元件的类别，如电阻一般以R开头、电容以C开头、二极管以D开头、三极管以Q开头等。数字部分为元件依次出现的序号。其后的复选框【Visible】用于设置元件编号在图纸中是否显示出来。

【Comment】元件型号或参数：如电阻的阻值（以Ω为单位），电容的容量（以pF和uF为单位），三极管或二极管的型号等。【Footprint】引脚封装：该参数关系到PCB板的制作，在后面章节将会详细介绍，这里暂时不进行设置。

第28页，共74页，2023年，2月20日，星期二6.放置原理图元件

将元件移动到合适位置点击鼠标左键，将元件放置到图纸中，如图所示。提示：点击鼠标左键将元件放置到图纸中后，此时仍处于同类型元件的放置状态，并且元件的编号自动增加1，如图所示，此时可以继续移动光标点击鼠标左键放置其它的二极管。第29页，共74页，2023年，2月20日，星期二7.放置其它原理图元件

元件类型和编号名称元件库电源插座JP1、JP2Header2HMiscellaneousConnectors.IntLib保险管F1Fuse2MiscellaneousDevices.IntLib

整流二极管D1～D4Diode电感L1Inductor电解电容C1、C4CapPol1无极性电容C2、C3Cap三端稳压块VR1VoltReg电阻R1Res2发光二极管DS1LED0第30页，共74页，2023年，2月20日，星期二8.三端稳压电源原理图元件的放置

第31页，共74页，2023年，2月20日，星期二9.带有参数元件的属性设置

对于电阻、电容、电感等带有参数的元件，其原理图属性对话框的设置稍有不同，例如电阻的属性对话框，由于其参数栏的【Value】项可以输入参数，所以【Comment】项可以不设置，并且其后的【Visible】复选框也不选上。第32页，共74页，2023年，2月20日，星期二例：电阻R1的属性设置

元件参数第33页，共74页，2023年，2月20日，星期二10.原理图元件的布局调整

布局调整的必要性一张好的原理图应该布局均匀，连线清晰，模块分明，所以在元件的放置过程中或连线过程中不可避免的要对元件的方向、位置等进行调整。第34页，共74页，2023年，2月20日，星期二调整元件的方向

【空格】键：元件逆时钟方向旋转90º提示：可以连续操作第35页，共74页，2023年，2月20日，星期二【X】键：每按一次，元件水平方向翻转一次第36页，共74页，2023年，2月20日，星期二【Y】键：每按一次，元件垂直方向翻转一次第37页，共74页，2023年，2月20日，星期二元件放置到图纸后的方向和位置调整

如果元件已经放置到图纸上，要调整元件的方向和位置，必须先将光标移到要调整元件图形上，然后按住鼠标左键不放，此时元件粘附在光标下，如图所示，此时如果移动鼠标，即可调整元件位置，如果同时按下【空格】、【X】、【Y】键，同样可以调整元件的方向。

第38页，共74页，2023年，2月20日，星期二11.原理图元件的连线

元件连线的必要性

将元件放置到图纸后，就要用有电气特性的导线将孤立的元件通过管脚连接起来。此时必须用到连线工具。第39页，共74页，2023年，2月20日，星期二连接导线

例：连接元件VR1的Vout管脚和JP2的1脚之间的导线。

第40页，共74页，2023年，2月20日，星期二设置导线属性

1.选择原理图工具栏中的绘制导线工具，光标变为十字型，2.此时可以按下键盘上的【Tap】键，弹出如图的属性对话框，

3.设置属性【WireWidth】：导线宽度，

Smallest（最小）、Small（小）、Medium（中）、Large（大）几种选项，默认为Small。【Color】颜色框，在弹出的属性对话框中设置不同的颜色，设置好后，单击【OK】按钮完成设置。第41页，共74页，2023年，2月20日，星期二2.连接第一个管脚

移动光标接近VR1的Vout管脚，这时由于图纸中设置了自动搜索电气节点的功能，光标自动跳到VR1的Vout管脚的电气节点上，并出现小的十字型黑点，表示接触良好，如图所示。

第42页，共74页，2023年，2月20日，星期二3.带出导线

此时单击鼠标左键，移动鼠标即可带出一段导线。第43页，共74页，2023年，2月20日，星期二4.导线拐角

移动鼠标到要拐角的地方再点击鼠标左键，继续移动鼠标绘制导线。第44页，共74页，2023年，2月20日，星期二5.完成导线绘制

光标接近JP2的1脚，同样由于自动搜索电气节点的功能，光标会自动跳动JP2的1脚电气节点上，此时再单击鼠标左键，将导线连到该管脚，由于导线绘制已经完成，单击鼠标右键结束当前导线的绘制，如图所示。第45页，共74页，2023年，2月20日，星期二放置节点

原理图中的节点表示相交的导线是连接在一起，如图所示(a)没有节点，表示二导线没连接

(b）有节点，表示二导线连接第46页，共74页，2023年，2月20日，星期二完成连线的三端稳压电源原理图

第47页，共74页，2023年，2月20日，星期二总结：在导线的绘制过程中，为了连线的方便，可以进一步调整元件的位置、方向，以及元件标号和参数的位置。建议：导线绘制最好采取分模块、单元电路的方式从左到右、从上到下依次进行，以免漏掉某些导线。

第48页，共74页，2023年，2月20日，星期二12.放置电源和接地符号

通过电源及接地符号栏放置1.打开电源及接地符号栏如果电源及接地符号栏没有打开，可以执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【PowerObject】，将打开如图的电源及接地符号栏。其中前二行为电源符号，最后一行为接地符号。第49页，共74页，2023年，2月20日，星期二放置接地符号

利用电源及接地符号栏一次只能放置一个电源或接地符号。选取其中的一个符号后（如本例中选择接地符号），移动鼠标即可看到光标下带出一个接地符号，如图所示，将其移动合适位置，单击鼠标左键即可将接地符号放置到图纸中。

第50页，共74页，2023年，2月20日，星期二通过原理图工具栏放置

在原理图工具栏中单击电源和接地符号按钮，按下键盘上的【Tap】键，将弹出如图所示的电源和接地符号属性对话框。

第51页，共74页，2023年，2月20日，星期二设置电源和接地符号属性

【Net】网络属性：网络属性一般由字母和数字组成，是指电路中的电气连接关系，具有相同网络属性的导线在电气上是连接在一起的。【Style】外形风格：设置电源和接地符号的形状，有以下七种：

【Circle】圆形:【Arrow】箭形:【Bar】T形:【Wave】波浪形:【PowerGround】电源地:【SignalGround】信号地:【EarthGround】接大地:第52页，共74页，2023年，2月20日，星期二13.原理图报表文件

AltiumDesigner除了提供电路设计的编辑环境外，还集成了对项目进行编译和查错的功能。原则上，只有通过编译确定无误的电路原理图才能进入最终的PCB电路线路板设计阶段。另外，AltiumDesigner还提供了用来生成各种电路原理图报表的功能，这些报表存放了原理图的各种信息，它们有的可以作为PCB设计的接口，有的可以作为电路设计的归档，方便设计人员对电路进行校对、比较和修改等工作。

1.项目编译及查错

电路原理图的绘制过程实际上是将设计的电路反映到原理图图纸上。在AltiumDesigner中绘制完成的电路原理图就具备了实际的电气特性，要使最终设计的电路图正确无误，就必须对电路图中具有电气特性的各个电路部分进行电气规则检查，即发现并找出电路设计中存在的错误。AltiumDesigner提供了多种多样的电气规则检查，几乎涵盖了在电路设计过程中出现的错误。

第53页，共74页，2023年，2月20日，星期二设置编译项目选项

在编译项目之前，设计人员应该仔细地对项目选项进行设置。编译时，AltiumDesigner将会根据用户的设置检查整个项目。对于层次原理图来说，编译过程不仅检查各个原理图子图，而且需要连接各个原理子图。下面首先介绍一下如何对电气规则进行设置。

（1）单击Project->ProjectOptions菜单命令项，弹出如图1所示的项目属性设置对话框。

（2）该对话框默认打开ErrorReporting选项卡，用于设置项目编译的错误报告类型。在该选项卡中，设计人员可以自定义项目编译的电气检查规则。每项规则可以定义不同的错误级别，即AltiumDesigner在对项目进行编译的过程中遇到该错误时给出何种级别的报告。如要修改某电气规则的错误级别，可单击ReportMode列中相应的图标，此时可弹出如图1中的下拉列表框，选中某项即可。电气规则错误报告的级别包括NoReport（不报告）、Warning（警告）、Error（错误）和FatalError(致命错误)。

用户在进行电路电气检查时一般不用修改这些默认的错误报告类型。除非遇到特殊情况，此时，如要恢复AltiumDesigner的默认设置可单击项目属性设置对话框左下角的SetToDefaults按钮即可。

第54页，共74页，2023年，2月20日，星期二图1

项目属性错误报告设置对话框

图2项目属性连接矩阵设置对话框第55页，共74页，2023年，2月20日，星期二

图中矩阵的行列分别罗列了电气引脚的属性，而行列交叉处的方块用来定义两个具有不同属性的引脚相连时的错误报告。如行列的InputPin交叉处的方块定义为NoReport（不报告），说明绘制的原理图中将两个输入引脚相连时，电路检查时不产生报告。如果需要设置为Warning（警告），则可将鼠标移动到该方块上单击鼠标左键，即可在不同的颜色间来回切换，不同颜色代表不同的错误报告级别，对话框中罗列了各颜色对应的错误报告级别。

（4）单击Compator选项按钮，弹出如图2的对话框，用来设置修改电路原理图后，再对原理图进行编译时，AltiumDesigner是否提示设计人员所作的哪些修改。图3项目属性差别比较设置对话框第56页，共74页，2023年，2月20日，星期二

如要改变相应选项的设置，可单击对应项右边的下拉列表框，可弹出如图3所示中的包括IgnoreDifferences和FindDifferences两个选项的列表框，选中IgnoreDifferences则编译时忽略在原理图中所作的对应项的修改，否则，则在编译时检查相应项所作的修改，并进行提示。

2.项目编译

对项目进行编译的方法有如下几种操作方法：

★单击Project->Compile菜单命令项。

★单击Project工作面板右上角的“项目”按钮，在弹出的浮动菜单中单击Compile菜单命令项；或“工作区”按钮选择编译所有的项目。

★在Navigator工作面板上单击鼠标右键，在弹出的浮动菜单中单击CompileAll菜单命令项。

执行以上任何一项操作后，AltiumDesigner开始编译项目文件。并将生成的编译信息全部显示在Messages工作面板中。第57页，共74页，2023年，2月20日，星期二

2.网络表文件

上述操作都是针对整个项目进行编译检查错误的，也可以对单个原理图文件进行检查，执行上述任何一项操作后，可显示Messages工作面板来查看其中的编译信息。由AltiumDesigner自动生成的网络表文件是原理图设计SCH和印刷电路板设计PCB之间的接口。第58页，共74页，2023年，2月20日，星期二

由原理图文件生成的网络表文件可以导入到PCB设计项目文件中，以完成自动布局和自动布线工作，因此可以认为网络表文件是电路原理图到电路板设计的代理；反过来，也可由最终设计的电路线路板生成的网络表文件，比较由原理图生成的网络表文件可以找出在PCB设计过程中所做的修改及查找其中的错误。

生成电路原理图的网络表文件非常简单，单击Design->NetlistforProject->Protel菜单命令项。此时在Project工作面板中自动生成一个默认名为PCBProject1.Net的项目网络表文件。第59页，共74页，2023年，2月20日，星期二[

C1

RAD-0.1

0.1uf

]

[

C2

RB7.6-15

470uf/16v

]

[

C3

RAD-0.1

]

……

(

VCC

C1-2

C3-2

C4-2

C11-1

DS1-1DS2-1DS3-1DS4-1DS5-1DS6-1DS7-1DS8-1U1-3U2-31U2-40)(TXDU2-30U3-11)……

网络表文件主要包括两部分：元件声明和电气网络定义。元件声明包含在一个方括号[…]中，如：[;C1;RAD-0.1;0.1uf;]表示C1元器件属性参数的描述，其中包括元器件标识符C1、元器件封装RAD-0.1和元器件值0.1uf。第60页，共74页，2023年，2月20日，星期二

元器件引脚之间的电气网络定义包含在小括号(…)中,如本例中所有电源引脚之间的连接为：

(

VCC

C1-2

C3-2

C4-2

C11-1

DS1-1

DS2-1

DS3-1

DS4-1

DS5-1

DS6-1

DS7-1

DS8-1

U1-3

U2-31

U2-40

)

其中罗列了所有元器件的电源引脚与PCB总电源VCC之间的连接关系，在实际的PCB板电路中将生成各引脚之间的飞线，具体请结合PCB设计的相关章节。网络表文件也可以进行修改，如修改某个元器件方括号属性域中的PCB封装，就可在AltiumDesigner编辑主窗口中打开的网络表文件直接进行修改就行了。一旦作出了修改，但由于在实际的电路原理图中并未作出相应的修改，所以当再一次由原理图生成网络表文件时，打开网络表文件会弹出如图所示的对话框，用来确认是否恢复网络表的修改。

图修改网络表文件确认对话框第61页，共74页，2023年，2月20日，星期二注意：一般直接修改网络表文件不宜记录所作的修改和原理图存档，所以不推荐使用这种方法来改变原理图设计。

3.层次项目组织列表

AltiumDesigner还提供了层理原理图报表文件生成工具，使得电路设计人员对电路的管理更加方便。下面以4PortSerialInterface为例来介绍如何生成层次原理图设计项目的报表文件。具体操作步骤如下：

（1）在AltiumDesigner的主窗口中任意打开层次原理图设计项目中的原理图文件，使之出现原理图编辑主菜单。

（2）单击Project工具栏上的PromileActiveProject，或者单击Project->PromileAllProjects菜单命令项。编译整个项目文件。

（3）单击菜单Reports->ReportProjectHierarchy菜单命令项。此时，AltiumDesigner自动生成层次原理图设计项目的报表文件，默认名称为4PortSerialInterface.REP。如图所示为4PortSerialInterface层次原理图设计项目的报表文件。图层次原理图报表文件第62页，共74页，2023年，2月20日，星期二

4.元器件报表清单

如要快速而又简单地生成电路原理图的元器件报表文件，可单击Reports->SimpleBOM菜单命令项。

★PCBProject1.CVS文件是原理图元器件报表的控制文件。

PCBProject1.BOM报表文件中罗列了原理图中所有的元器件。

如要浏览原理图设计项目中包含哪些原理图元器件，操作步骤如下：

单击Reports->BillofMaterial菜单命令项，弹出对话框。

对话框中以一定地次序罗列了原理图设计项目中包含的所有元器件，如要显示其它信息，可单击对话框左下角中相应的复选框即可。

(3)单击右下角的Report按钮，可弹出报告预览窗口，可以按比例放大缩小报告单，单击Print按钮可完成打印输出报告单。第63页，共74页，2023年，2月20日，星期二

图生成的报表文件

(4)单击项目元器件报告单对话框或者Report