电子产品印刷电路板设计与制作（第二版）-2电路原理图的绘制

电子产品印刷电路板设计与制作（第二版）大连理工大学出版社学习单元2电路原理图的绘制2020目录2.1学习内容与学习目标2.4任务2——绘制单片机最小系统电路原理图2.2基本知识2.5任务3——原理图元器件库的创建2.3任务1——绘制恒流源电路图2.6任务4——绘制电子台历电路原理图1.1学习内容与学习目标本单元的学习内容与学习目标学习项目主要学习与训练内容能力目标知识目标学习方法电路原理图绘制1.设置原理图绘制环境参数，新建原理图设计文档；2.调用自带元器件库中的元器件，绘制简单原理图；3.利用画图工具添加相关注释性说明；4.自动标注元器件标号；5.原理图编译；6.生成原理图元器件清单；7.原理图打印及输出；8.元器件图形库的建立与元器件图形的修改与新建；9.层次原理图的绘制；10.原理图绘制的相关标准。1.能正确设置原理图设计环境；2.能正确绘制一般原理图及简单层次原理图；3.绘图过程中能够正确使用快捷键；4.能进行原理图电气规则检查；5.能产生元器件清单列表；6.能创建新元器件图形符号或对已有元器件图形符号进行编辑处理；7.能创建新元器件图形库或对已有元器件图形库进行编辑处理。1.了解电路原理图的基本组成；2.了解AltiumDesigner绘制一般原理图的流程；3.了解AltiumDesigner中层次原理图的绘制流程；4.理解AltiumDesigner层次原理图中网络、端口等概念；5.理解元器件图形库的创建方法和元器件图形的创建和修改方法；6.了解原理图绘制的相关标准。教学做一体化实操实训为主2.2基本知识原理图的基本组成原理图主要有基本原理图和层次原理图两大类。基本原理图主要是由元器件、连接导线、节点、电源线、地线、总线、总线入口、网络标号、端口等图形符号组成。对于比较简单的原理图，都能运用上述对象比较容易地完成绘制任务。但对于复杂的电路原理图，可能无法把全部内容都绘制在一张图纸上，这样就需要建立层次原理图来完成设计。层次原理图主要包括两个部分：主电路图和子电路图。主电路图与子电路图的关系是上一级电路和下一级电路的关系，在下一级电路中仍可包含再下一级电路。原理图设计步骤（1）启动软件（2）图纸参数设置（3）加载元件库（4）放置元件及调整位置（5）原理图布线、调整（6）报表输出2.3任务1绘制恒流源电路图任务1——绘制恒流源电路图按照下列设计要求，绘制图2-12所示的恒流源电路原理图。（1）原理图图纸大小尺寸为：A4（297mm×210mm）；（2）图纸水平放置、边框选用默认设置；（3）图纸标题栏中采用特殊字符串的形式放置标题、制图者、图号及设计日期：①标题：1mA恒流源电路原理图；②制图：电子实训中心；③图号：1；④版本号：Ver1.0；（4）使用绘图工具辅助完成元器件的放置及导线的连接；（5）放置元器件时采用手工编制元器件的标号。图2-121mA恒流源电路原理图新建设计文件一般情况下，AltiumDesigner将所有的设计文件都存放在一个项目文件内进行管理，所以在进行任何有关AltiumDesigner的工作必须要新建或打开一个项目文件，具体操作过程见学习单元1任务2。设置绘制原理图的工作环境①设置纸张的尺寸②设置图纸相关设计信息放置好特殊字符串但未正常显示的标题栏放置好特殊字符串并正常显示的标题栏加载与卸载原理图元件库①执行Design|Add/RemoveLibrary…菜单命令，则可以打开如图2-20所示的AvailableLibraries（可用库）对话框。②在Installed选项卡中单击Install按钮，选择Installfromfile…菜单，则系统会弹出如图2-21所示的元器件库浏览窗口。③在窗口中选择确定的文件夹，打开后可选择相应的元器件库，单击打开按钮后，该元器件库就会出现在AvailableLibraries对话框中，如图2-20所示。图2-20AvailableLibraries（可用库）对话框图2-21元器件库浏览窗口放置元器件方法一：执行菜单命令Place|Part…（快捷键为P+P），在弹出的放置元器件的对话框中输入元器件的属性，元件的标号可以暂不处理。方法二：点击原理图编辑界面右侧的Library按钮，打开Library面板。在元器件库下拉列表中选中对应的元器件库名，并在元器件列表区中选中对应的元器件。方法三：点击Wiring工具栏中的PlacePart按钮，直接进入元器件的放置状态并弹出PlacePart对话框，接下去的操作与方法一相同。方法四：进入PlacePart后，如果不知道元器件的名称则可点击PlacePart对话框中的“Choose”按钮，弹出的BrowseLibraries对话框。调整元器件位置①移动元件将光标移到元件上面，按住鼠标左键，光标则变为所预设的形状状态（如十字形状），被放置的元件（连同标号及型号参数）则进入浮置状态，此时移动光标即可拖动元件。②改变元件方向Space（空格键）：元件按逆时针方向旋转90°；X：元件水平方向左右镜像翻转180°；Y：元件垂直方向上下镜像翻转180°。修改元器件属性元器件放置完成后也可以修改元器件的属性。用鼠标左键双击需要修改的元器件，即可弹出如图2-28所示的元件属性对话框。在Properties栏内可对Designator与Comment进行修改，可直接在Designator与Comment右边的输入框内自接输入修改。注意应分别选中Designator与Comment输入框右边的Visible复选框，否则原理图中该元件就不会显示标号与型号参数。图2-28元件属性编辑对话框绘制电气连接导线执行菜单命令Place|Wire…（快捷键为P+W），进入连线状态，光标变为“十字”形状，移到光标到将要放置连线的元器件引脚末端时，十字交叉处会出现一个红色的米字标记（DocumentOptions对话框中SheetOption选项卡里的ElectricalGrid栏里的Enable复选框必须选中），表示十字中心点已连接到引脚末端，如图2-31所示。此时单击左键即可确定连线起点。图2-31执行PlaceWire命令界面情况绘制电气连接导线在拐点或终点处，单击左键确认绘制导线，单击右键结束一段导线的绘制工作，如图2-32所示。注：在绘制导线的状态下可以通过按下“空格”键来改变走线是沿水平还是垂直方向走，在绘制导线过程中尝试使用该功能有时可以提高效率。图2-32绘制中的连线绘制电气连接导线删除多余或错画导线的方法：①执行菜单命令Edit|Delete（快捷键E+D）进入删除对象状态，将光标的十字中心对准要删除的对象，点击鼠标左键。进入删除对象状态后，屏幕下方状态栏会出现删除命令的提示信息，如图2-33所示。②用鼠标左键点击待删除的对象，被点击选中的对象四周会出现一个虚线框，此时按下键盘上的“Del”键即可删除该对象。图2-33状态栏提示当前执行删除命令放置电源与地线端口方法一：执行菜单命令Place|PowerPort（快捷键为P+O）；方法二：点击Utilities工具栏内PowerSources电源工具中对应的符号；方法三：点击Wiring工具栏内“VCCPowerPort”与“GNDPowerPort”按钮。2.4任务2绘制单片机最小系统电路原理图任务2——绘制单片机最小系统电路原理图按照下列设计要求，绘制图2-35所示的单片机最小系统电路原理图。（1）原理图图纸大小尺寸为：A4（297mm×210mm）；（2）图纸标题栏中采用特殊字符串的形式放置标题。通过完成本任务，应掌握：（1）网络标号的用法；（2）快速画线的方法；（3）总线的绘制方法；（4）批量修改元件属性的方法；（5）自动标注元件标号的方法。图2-35单片机最小系统图快速绘制电气连接线方法一：通过执行菜单命令Edit|SmartPaste…进行智能粘贴方法二：巧用“CTRL”键图2-37智能粘贴对话框图2-38利用组合快捷键的形式快速绘制电气连接线批量修改元器件属性将光标移至某一个发光二极管上方点击鼠标右键，选择并鼠标左键单击FindSimilarObiects…菜单，弹出FindSimilarObiects对话框，在FindSimilarObiects对话框里的ObjectSpecific栏下是该元器件的属性状况，可以看到ComponentDesignator为“D？”，把右边的Any改为Same，并且要选中对话框最下面的SelectMatching复选框，单击Apply按钮在SCHInspector过滤面板内ObjectSpecific栏中，将ComponentDesignator内的“D？”修改为“VD？”，将CurrentFootprint内的内容修改为“LED3”。通过以上操作后原理图中所有的发光二极管标号均从原来的“D?”改成了“VD?”,它们的封装也均改为LED3。图2-47SCHInspector过滤面板图2-45FindSimilarObiects对话框自动标注元件标号图2-51Annotate自动标注对话框如果绘制的电路图中元件标号尚未标注，例如电阻标号为“R？”、集成电路标号为“U?”……，则可以进行元件标号的自动标注。执行菜单命令Tools|AnnotateSchematics…，系统弹出Annotate自动标注对话框，如图2-51所示。2.5任务3原理图元器件库的创建新建元件库元件执行File|New|Library|SchematicLibrary命令，当前项目中即新建了Libraries\SchematicLibraryDocuments文件夹，并在此文件夹下自动新建了一个原理图库文件，文件名由系统默认为Schlib1.lib。同时系统也在该元件库中自动新建了一个名为Componenet_1的元件，并且系统自动打开SCHLibrary面板，进入原理图元件图形符号编辑环境，如图2-65所示。图2-65新建并重新命名原理图库文件新建原理图元件符号在图2-65的界面下，通过执行Tools|NewComponent命令或者点击SCHLibrary面板内Component栏下的Add按钮，即弹出NewComponentName对话框，如图2-66所示。在NewComponentName对话框中输入元件名“DS1302”，点击OK按钮，即在电子台历.schlib元件库中新建了一个名为“DS1302”的元件，如图2-67所示。图2-66NewComponentName对话框图2-66新建名为“DS1302”的元件绘制元器件的外形在元器件编辑状态下，通过Place菜单下的放置图形或绘制线条工具命令绘制元器件外形，也可以直接点击Utilities工具栏中UtilityTools工具面板上的放置图形或绘制线条等按钮来绘制，如图2-67所示。图2-67绘制元器件的外形放置引脚在元器件编辑状态下，执行引脚放置命令Place|Pins或快捷键P+P，或者直接点击Utilities工具栏中UtilityTools工具面板上的按钮，也可以点击SCHLibrary面板内Pins栏下的Add按钮，此时界面如图2-68所示。引脚上没有数字的一端即为引脚对外的连接端，而另外有数字的那一端为引脚名端，引脚名端应紧靠元件外形(图2-68中方框部分)放置。图2-68放置引脚编辑引脚的相关参数DisplayName：设置引脚名，选中右边的Visible复选框可显示引脚名。如果在引脚名输入框输入的一个字符后面紧跟输入一个“\”反斜杠符号，即可实现该字符的“非”标志。以引脚名为例，在引脚名输入框输入“R\S\T\”，此时RST三个字符上方都会出现一个非号；Designator：设置引脚序号，选中右边的Visible复选框可显示引脚序号；ElectricalType：设置引脚的电气特性类型，包括Input、Output、Power、OpenEmitter、OpenCollector、HiZ、I/O和Passive。引脚的电气特性如果无法准确确定，一般可选择Passive（无源）进行设置；Length：设置引脚长度；Orientation：设置引脚方向；Symbols：设置引脚上的时钟、取反以及信号流向等特殊标志符号。图2-69引脚属性对话框复合式元器件图形符号的绘制有时一个集成电路内部含有多个独立功能模块电路，但共享一个封装的元器件就称之为复合式元器件。下面以双运放TL072集成电路为例介绍复合式元器件图形符号的绘制方法，双运放TL072的顶视图如图2-82所示，其内部包含有两个独立的运算放大器。图2-82TL072顶视图图2-83TL072的部件A2.6任务4绘制电子台历电路原理图任务4——绘制电子台历