OrCAD和PADS Layout电路设计与实践1222

第1章概述1.1电子线路CAD技术1.2常用的CAD软件

1.3电路原理图的基本组成要素和设计的基本过程1.4印制电路板的基本知识 1.5印制电路板的设计流程1.1电子线路CAD技术CAD是“computeraideddesign”的缩写。电子线路CAD也就是利用计算机辅助设计电子线路，包括电路原理图的设计、印制电路板的设计、电子线路的仿真，等等。CAD最早的含义是计算机辅助绘图，随着计算机技术的不断发展，CAD的含义发展为利用计算机辅助进行各种设计。目前，电子设计自动化(electronicdesignautomation，EDA)这一术语逐渐包含了电子线路CAD的含义。1.2常用的CAD软件国内流行的电子线路CAD软件很多，各有其优缺点。最初国内很多小企业和工程师使用Protel软件，我国高校也长期以Protel软件作为授课的主要内容，以至国外很多其他更优秀的电子线路CAD软件只在国内一些有实力的大型专业公司使用。实际上，由于设计上的瓶颈，Protel无法突破自身的局限性，比如不兼容MicrosoftWindows基本操作、生成的设计文件庞大、用户界面不符合MicrosoftWindows标准、设计原理图和布板功能比较差等，而Protel99SE、Protel2004和ProtelDXP等各个版本也都没有彻底改变这些缺陷。相比之下，OrCAD和PADS的操作和界面基本上符合MicrosoftWindows标准，操作简单，功能强大，易学好用。Cadence公司的OrCAD软件系统是CAD软件中的佼佼者，它包括很多功能模块，能设计电路原理图，能进行FPGA和CPLD的设计与综合，能进行印制电路板的设计，等等。特别是该软件中专门用于原理图设计的OrCADCaptureCIS模块，功能齐全，操作简单，界面友好，赢得了广大设计者的一致好评。CaptureCIS与广大的PCB设计软件相兼容，它可以支持40多种以上PCBLayout软件的网络表格式，包含OrCADLayout、Allegro、PADS2000、MentorGraphicsBoardStation、PADSLayout，等等。PADS软件的版本从PowerPCB(PowerLogic)、PADS2005，到目前的最高版本PADS2007，一直都受到使用者的青睐。它的主要功能组件包括：PADSLogic，用于设计电路原理图；PADSLayout，用于设计印制电路板；HyperLynx，用于提供信号完整性仿真和EMI分析；PADSRouter，用于设计印制电路板的自动布线工具。在众多的电子线路CAD软件中，PADSLayout在设计印制电路板方面的功能卓越，操作简单易学。PADSLayout既可以与PADSLogic配合使用，也可以与OrCAD配合使用，本书着重介绍OrCADCaptureCIS(用于电路原理图的设计)软件与PADSLayout2007(用于印制电路板的设计)软件配合使用完成电子线路的设计，这样不仅有强强联合、优势互补的作用，而且可提高工作效率。1.3电路原理图的基本组成要素和设计的基本过程一个电子产品的电路原理图通常设计在一张或几张电路图纸上。电路原理图的基本组成要素有：元件、电连线(包括电连线的节点)、网络标号、电源和地符号、不连接符号、说明文字、标识图形，有些电路图还包括总线和总线分支、阶层模块和阶层端口、页连接符号等。设计电路原理图的主要工作是创建元件。设计电路原理图的基本过程是：根据元件资料创建元件，将元件保存在元件库里，然后调用元件库里的元件设计电路原理图。设计电路原理图就像总装一辆汽车，汽车的每一个零部件并不是在总装现场生产的，而是从库里面取出来的；设计电路原理图时需要的元件，也是事先创建好并存放在库里面，使用时再从库里面调出来的。电路原理图设计窗口就像一个汽车总装厂，元件编辑窗口就像一个零部件加工厂，它们的关系如图1-1所示。实际上不管是Protel，还是PADSLogic和OrCAD，用它们设计电路原理图的基本过程都是一样的，都可以用图1-2所示流程图来表示。理解了这一个基本过程，学习起来就不难了。图1-1设计电路原理图示意图图1-2印制电路板设计流程图1.4印制电路板的基本知识印制电路板被广泛地应用于电子产品和设备中，如计算机的主板、电视机的电路板、收音机的电路板等。设计印制电路板，是电子线路设计过程中继设计电路原理图之后的另一项重要工作。在绝缘基材上，按预定设计形成的印制元件、印制线路(printedwiring)或两者结合的导电图形称为印制电路(printedcircuit)；在绝缘基材上提供元器件之间电气连接的导电图形称为印制线路。印制线路只是在绝缘基板形成的铜导线图形，不包括印制元件(如印制电阻、印制电容、印制电感等)。印制电路或印制线路的产品板通常不加区别地被称为印制电路板(printedcircuitboard，PCB)。印制电路板的主要功能是支撑电路元器件和互连电路元器件，即有支撑和互连两大作用。1.4.1印制电路板的发展历史自印制电路板诞生至今，已经有70多年的历史了，它的发展大致可划分为6个时期。1．印制电路板的诞生期(1936年至20世纪40年代末)1936年，PaulEisner博士发明了印制电路板的制作技术，印制电路板由此诞生。在这个时期，印制电路板采用的制造方法是加成法，即在绝缘板表面添加导电材料来形成导电图形，采用的具体制造工艺是涂抹法、喷射法、真空沉积法、蒸发法、化学沉积法和涂敷法等。当时，采用上面所述生产技术的印制电路板曾在1936年底被应用于无线电接收机中。2．印制电路板的试产期(20世纪50年代)从1953年起，通信设备制造业开始对印制电路板重视起来。这时开始采用的制造工艺是减成法，它的具体制造方法是采用覆铜箔纸基酚醛树脂层压板(PP基材)，然后采用化学药品来溶解除去不需要的铜箔，这样剩下的铜箔就形成了电路。这个时期采用的腐蚀液的化学成分是三氯化铁，其代表产品是索尼公司制造的手提式晶体管收音机，它是一种采用PP基材的单层印制电路板。3．印制电路板的实用期(20世纪60年代)20世纪60年代，印制电路板采用覆铜箔玻璃布环氧树脂层压板(GE基材)。自1960年起，日本的公司开始大量使用GE基板材料。1964年，美国光电路公司开发出沉厚铜化学镀铜液(CC-4溶液)，开始了新的加成法制造工艺。日立公司引进了CC-4技术，目的是解决GE基板在初期的加热翘曲变形、铜箔剥离等问题。随着材料制造商技术的逐步改进，GE基材的质量不断提高。从1965年起，日本好几家制造商开始批量生产GE基板。这期间工业电子设备多用GE基板，民用电子设备多用PP基板，已成为常识。4．印制电路板的快速发展期(20世纪70年代)20世纪70年代，印制电路板专业制造公司大量出现，同时各个公司开始使用过孔来实现印制电路板之间的层间互连。从1970年起，电子交换机中开始使用3层的印制电路板，之后大型计算机开始采用多层印制电路板，从此多层印制电路板得到了快速的发展。在这个时期，超过20层的印制电路板是采用聚酰亚胺树脂层压板作为绝缘基板的。这个时期的印制电路板从4层向6层、8层、10层、20层、40层乃至更多工作层面发展，同时实现了高密度化(细线、小孔、薄板化)，具体的导线宽度和间距从0.5 mm向0.35 mm、0.2 mm、0.1 mm发展，印制电路板单位面积上布线密度大幅提高。另外，印制电路板从原来的插入式安装技术逐渐过渡到表面贴装技术。这个时期的另一个重要突破是实现了自动装配线，可以自动实现印制电路板上的元器件安装。5．印制电路板的高速发展期(20世纪80年代)20世纪80年代，印制电路板处于高速发展时期，它被广泛应用于各个领域中，逐渐成为电子系统和设备制造中必不可少的一个组成部分。同时，多层印制电路板获得了飞速发展，它逐渐代替了单层板和双层板而成为了设计的主流。1980年后，PCB高密度化也明显得到提高，这时已经可以生产出62层的玻璃陶瓷基印制电路板，这种高密度化进一步促进了移动通信和计算机的发展。6．印制电路板的革命期(20世纪90年代至今)20世纪90年代前期，印制电路板的发展经历了一段低谷时期。1994年，印制电路板开始恢复其发展，其中挠性印制电路板获得了较大的发展。1998年开始，积层法印制电路板开始进入了实用期，产量开始急剧增加；IC元件封装形式也开始进入球栅阵列(BGA)和芯片级封装(CSP)等封装阶段。如今，印制电路板的发展方向主要表现在机械化、工业化、专业化、标准化和智能化等方面。在电子工业领域中，印制电路板已经形成了一个新兴的、强大的制造行业。另外，主导21世纪的创新技术的纳米技术，将会极大地带动电子元器件的研究开发，从而引起印制电路板制造工业的革命性发展。1.4.2印制电路板的种类1．按结构分类(1)单面印制电路板(single-sidedboards)。单面印制电路板被大量应用于收音机、录音机、电话、玩具等各种消费类电子产品中。单面印制电路板的厚度一般为1～2 mm，它只是在一面印制了电路，因而只能在一面布线，通常也只能在另一面放置元件。单面印制电路板适用于比较简单的电路，具有成本低、不用打过孔等优点，但是实际的线路设计工作往往比双面印制电路板和多层印制电路板困难。(2)双面印制电路板(double-sidedboards)。双面印制电路板简称为双面板，是被广泛采用的一种电路板结构。它是在绝缘基板的两面布线，采用金属化孔连接技术使两面的导线互相连接。双面板用于比较复杂的电路，使电路板的导线更加密集，体积也减小很多。(3)多层印制电路板(multi-layerboards)。多层印制电路板是指在绝缘基板上，印制三层以上的电路板，主要被应用于导线很密集或体积很小的电路。它在双面板的基础上，增加了内部电源层、接地层或多个中间信号层。一些特殊封装的集成电路，要求使用的电路板至少是四层电路板。印制电路板的发展动向跟随和适应集成电路的发展方向，即向高密度、高精度、细线、细间距、高可靠、多层化、高速传输、轻薄和表面贴片式技术方向发展。2．按基板材料分类基板材料是指可以在其上形成导电图形的绝缘材料，这种材料是各种类型的覆铜箔层压板，简称覆箔板。覆箔板除了用作支撑各种元器件外，还能实现它们之间的电气连接或电绝缘。覆箔板的制造过程是把玻璃纤维布、玻璃纤维毡、纸等增强材料浸渍于环氧树脂、酚醛树脂等黏合剂中，在适当温度下烘干，得到预浸渍材料(简称浸胶料)，然后将它们按照工艺要求和铜箔叠层，在层压机上经过加热、加压得到所需要的覆铜箔层压板。覆铜箔层压板由铜箔、增强材料和黏合剂等三部分组成。所以，按照基板材料分类，印制电路板通常分为纸基印制板、玻璃布基印制板、合成纤维印制板、陶瓷基底印制板、金属芯基印制板，等等。3．按基板的弯曲特性分类(1)刚性印制电路板(rigidprintedboard)。刚性印制电路板常常称为硬板，它使用的覆铜箔基材通常有酚醛纸质层压板、环氧纸质层压板、聚酯玻璃毡层压板和环氧玻璃布层压板等。聚酯玻璃毡层压板的机械性能低于玻璃布基材，但高于纸基材料，即使在高湿度环境下也能保持良好的绝缘性能，使用温度可达100～105℃。环氧玻璃布层压板的机械性能(如弯曲强度、耐冲击性、XYZ轴的尺寸稳定性、翘曲度和耐焊接热冲击性)特别好，电气性能也比其他材料好，使用温度可达130℃，而且受恶劣环境(如湿度)的影响小。(2)挠性印制电路板(flexibleprintedboard)。挠性印制电路板是用挠性基材制成的电路板，可以无覆盖层，又称为柔性板或软板。挠性印制电路板常用的覆铜箔基材主要有聚酯薄膜、聚酰亚胺薄膜、环氧聚酯玻璃纤维薄膜和氟化乙丙烯薄膜等。挠性印制电路板的主要特点是：可弯曲折叠，能方便地在三维空间装连，减小了电子整机设备的体积；质量轻，配线一致性好，使电子整机设备的可靠性得到提高。(3)刚挠印制电路板(rigid-flexprintedboard)。刚挠印制电路板是利用挠性基材并在不同区域与刚性基材结合而制成的印制电路板。在刚挠结合区，挠性基材和刚性基材上的导电图形通常是互连的。使用挠性印制电路板和刚挠印制电路板可以连接不同平面间的电路，可以折叠、卷曲、弯曲，也可以连接活动部件，实现三维布线。根据不同的电子设备的不同使用要求，挠性印制电路板和刚挠印制电路板采用不同的材料。常用的覆铜箔挠性基材有覆铜箔聚酯薄膜和覆铜箔聚酰亚胺薄膜两种。除了上述三种分类方法外，还有以印制板基材和结构两种结合起来的分类方法，如单面酚醛纸质印制板、双面环氧玻璃布印制板、多层聚酰亚胺印制板等。现在又有以加工工艺方法称谓的积层多层板(BUM)，以布线密度称谓的高密度互连板(HDI)等。1.4.3印制电路板的制造工艺简介印制电路板的制造工序大概包括照相制板、图像转移、蚀刻、钻孔、孔金属化、表面金属涂敷以及有机材料涂敷等。制造工艺的分类方法较多，但是基本可以分为两类，即“减成法”(也称为“铜蚀刻法”)和“加成法”(也称为“添加法”)。1．减成法这类方法通常先用光化学法或丝网漏印法或电镀法在敷铜箔板的铜表面上，将一定的电路图形转移上去，这些图形都由一定的抗蚀材料所组成，然后再用化学腐蚀的方法，将不需要的部分图形蚀刻掉，留下所需的电路图形。减成法具体又分为以下几种工艺。(1)光化学蚀刻工艺。该工艺是在洁净的覆铜板上均匀地涂布一层感光胶或粘贴光致抗蚀干膜，通过照像底版曝光、显影、固膜、蚀刻获得电路图形。将膜去掉后，经过必要的机械加工，最后进行表面涂敷，印刷文字、符号成为成品。这种工艺的特点是图形精度高、生产周期短，适于小批量、多品种生产。(2)丝网漏印蚀刻工艺。该工艺是将事先制好、具有所需电路图形的膜板置于洁净的覆铜板的铜表面上，用刮刀将抗蚀材料漏印在铜箔表面上，获得印料图形，干燥后进行化学蚀刻，除去无印料掩盖的裸铜部分之后去除印料，即为所需电路图形。这种方法可以进行大规模机械化生产，产量大、成本低，但精度不如光化学蚀刻工艺。(3)图形电镀蚀刻工艺。图形转移用的感光膜为抗蚀干膜，其工艺流程如下：下料→钻孔→孔金属化→预电镀铜→图形转移→图形电镀→去膜→蚀刻→电镀插头→热熔→外形加工→检测→网印阻焊剂→网印文字符号这种工艺现在已经成为双面板制造的典型工艺，所以又称为“标准法”。(4)全板电镀掩蔽法。该工艺与“图形电镀蚀刻工艺”类似，主要差别是：这种方法使用一种性能特殊的掩蔽干膜(性软而厚)，将孔和图形掩盖起来，蚀刻时作抗蚀膜用。其工艺流程如下：下料→钻孔→孔金属化→全板电镀铜→贴光敏掩蔽干膜→图形转移→蚀刻→去膜→电镀插头→外形加工→检测→网印阻焊剂→焊料涂敷→网印文字符号(5)超薄铜箔快速蚀刻工艺。该工艺又称“差分蚀刻工艺”。该工艺使用超薄铜箔的层压板，主要工艺与图形电镀蚀刻工艺相似。只是在图形电镀铜后，电路图形部分和孔壁金属铜的厚度约为30mm以上，而非电路图形部分的铜箔仍为超薄铜箔的厚度(5 mm)。对它进行快速蚀刻，5 mm厚的非电路部分被蚀刻，仅留下有少量腐蚀的电路图形部分。这种方法可以制得高精度、高密度的印制板，是有希望和有前途的一种新型工艺技术。2．加成法(1)全加成工艺。该工艺也称CC-4法。它完全用化学镀铜形成电路图形和孔金属化互连，其工艺如下：催化性层压板下料→涂催化性黏结剂→钻孔→清洗→负相图形转移→粗化→化学镀铜(后面的处理与减成法相同)→去膜→电镀插头→外形加工→检测→网印阻焊剂→焊料涂敷→网印文字符号(2)半加成法。这种工艺方法是使用催化性层压板或非催化性层压板，钻孔后用化学镀铜工艺使孔壁和板面沉积一层薄金属铜(约5 mm以上)，然后负相图形转移，进行图形电镀铜加厚(有时也可镀Sn-Pb合金)，去掉抗蚀膜后进行快速蚀刻，非图形部分5 mm的铜层迅速被蚀刻掉，留下图形部分(包括孔)就是被金属化了的印制板。这种方法将电镀加成与快速蚀刻相结合，所以又称为“半加成法”。(3) NT法。该方法使用具有催化性覆铜箔层压板，首先用一般方法蚀刻出导体图形，然后将整块板面涂环氧树脂膜(或只将焊盘部分留出)，进行钻孔、孔金属化，再用CC-4法沉积所需厚度的铜，得到孔金属化的印制板。(4)光成形法。该方法是在预先涂有黏结剂的层压板上钻孔并粗化处理，浸一层光敏性敏化剂，干燥后用负相底片曝光，然后再用CC-4法进行沉铜。这种方法的优点是不需印制图形，而是用光化学反应产生电路图形，比较简单经济。(5)多重布线法。该方法使用数控布线机，将用聚酰亚胺绝缘的铜导线布设在绝缘板上，被黏结剂粘牢。钻孔后用CC-4法沉铜以连接各层电路。这种方法可用布线机与计算机联合工作，面线可以重叠和交叉，布线密度高，速度快，生产周期短，成本低。加成法多用于双面板与多层板的制作，因此，每一种方法都存在孔金属化的共同问题。加成法与电路图形制作是一起完成的，与减成法的不同之处就是无须进行蚀刻。1.5印制电路板的设计流程鉴于目前国内的现状是工程技术人员都喜欢使用OrCAD软件设计电路原理图，然后应用PADSLayout软件设计印制电路板，所以本书提到的设计电路原理图，都是指应用OrCAD设计电路原理图；提到的PCB设计，都是指应用PADSLayout2007设计PCB。关于应用OrCAD设计电路原理图，本书只作简要介绍，详细介绍参见《OrCAD电路原理图设计入门与提高》(西安电子科技大学出版社2009年7月出版发行，魏雄等编著)。PCB的设计工作流程主要包括制作PCB封装、在OrCAD中生成网络表、绘制电路板边框、导入网络表、设置设计规则、元件布局、布线、检查、输出等，如图1-2所示。设计PCB跟设计电路原理图的基本思想都是一样的，我们也可以沿用前面讨论的例子来描述PCB的设计。设计PCB时需要的每一个元件的PCB封装，也是事先制作好并存放在库里，然后按照网络表从库里调出来的。PCB设计窗口就像一个汽车总装厂，PCB封装制作窗口就像一个零部件加工厂，它们的关系如图1-3所示。结合图1-2比较图1-1和图1-3，可以发现设计电路原理图与设计印制电路板之间的差别是：开始设计电路板时是根据网络表一次性调用库里的PCB封装，此后只是在修改电路原理时才手工调用PCB封装，而采用OrCAD设计电路原理图时只能手工调用元件。因为绝大部分电子线路CAD软件设计电路原理图和设计PCB的基本过程都是一样的，所以理解图1-1和图1-3就是学好电子线路CAD技术的基础。图1-3设计印制电路板示意图第2章在OrCADCaptureCIS中创建元件

2.1OrCADCaptureCIS的窗口界面和文件管理2.2创建自己的元件库2.3单一元件和复合元件2.4元件设计窗口的基本操作和栅格设置2.5创建元件举例OrCADCaptureCIS是OrCAD软件绘制电路原理图的模块，“CIS”是“capturecomponentinformationsystem”的缩写，它是一个元件信息的管理系统。在启动OrCAD软件时，经常选择OrCADCaptureCIS绘制电路原理图，而不是OrCADCapture。对于一些比较复杂的电路来说，创建元件是在OrCADCaptureCIS中设计电路原理图的主要工作。2.1OrCADCaptureCIS的窗口界面和文件管理在WindowsXP操作系统的桌面上，执行【开始】→【所有程序】→【OrCAD16.0】→【OrCADCaptureCIS】菜单命令，或者双击桌面上的按钮，就会弹出一个【CadenceProductChoices】对话框，在这个对话框中选中“OrCADCaptureCIS”功能模块，进入OrCADCaptureCIS系统，如图2-1所示。在OrCADCaptureCIS系统窗口中，执行【File】→【Open】→【Design…】菜单命令，可以打开后缀为 .DSN的设计文件；执行【File】→【Open】→【Project…】菜单命令,可以打开后缀为 .OPJ的项目文件。打开文件后的OrCADCaptureCIS窗口界面如图2-2所示。图2-1OrCADCaptureCIS系统窗口图2-2OrCADCaptureCIS窗口界面OrCADCaptureCIS有很多子窗口，其中的信息窗口(SessionLog)最小化在左下角，用于记录OrCAD软件运行过程的信息以及运行中产生的出错信息，该窗口不能关闭，只能最大化、最小化或还原。在项目管理窗口中，最常用的是【File】标签页，在此标签中，系统以树状的形式显示各种文件夹和文件。一个OrCAD设计项目通常包含以下文件。(1) *.opj项目启动文件。这个文件一般很小，里面没有什么实质性的内容。打开项目的同时也会打开它。如果把它删掉，在打开*.dsn文件后还会自动生成。(2) *.dsn设计文件。它的内容就是用户设计的电路原理图。(3)  *.olb库文件。用户设计电路原理图时需要的所有元件都存放在库文件里，用户只能从库文件里调用元件，不能在原理图设计窗口创建元件。*.olb库文件有两种：一种是OrCADCaptureCIS系统自带库文件；另一种是用户自己创建的库文件。为了更好地利用系统资源、提高工作效率，用户应该熟悉并充分利用系统自带的库文件中那些常用的库文件和常用的元件。最常用的库文件有：Discrete.olb(混合元件库)、Connector.olb(接插件元件库)、Transistor.olb(晶体管元件库)、Capsym.olb(符号元件库)等。(4) *.asc网络表文件(或者*.net网络表文件)。网络表文件描述了电路原理图中各个元件之间的电气连接关系，是电路原理图与印制电路板文件的接口文件。(5) *.bom材料清单文件。该文件列出了电路原理图中所有的元件，可以包括元件数量、型号、PCB封装、价格、生产厂家等用户设置了的信息。上述类型的文件都独立存在于Windows操作系统的资源管理器中。在OrCADCaptureCIS系统窗口，*.opj项目启动文件和*.dsn设计文件是同时存在的，其他文件都可以添加或删除，也可以临时创建，但是在OrCADCaptureCIS系统窗口中删除文件并不是真正地“删除”，只是临时移走文件。还有一些其他类型的文件，因为不常用，所以在此不赘述。在OrCADCaptureCIS的操作过程中，经常会出现图2-3所示的警告信息，它告诉读者：“该操作影响到整个系统的设计，因而会清除UNDO/REDO信息列表，此后不能重复或撤销以前的操作，需要继续吗？”通常单击“Yes”按钮，继续该操作。如果选中“Donotshowthisboxagain”复选按钮，那么下次操作时就不会出现图2-3所示的警告信息。图2-3警告信息对话框2.2创建自己的元件库首先必须创建自己的元件库，再在元件库中创建元件，最后才可以在电路原理图设计窗口中调用元件库中的元件。创建自己的元件库有以下两种方法。(1)在如图2-1所示的OrCADCaptureCIS系统窗口执行【File】→【New】→【Library】菜单命令，这样创建的库文件单独占用一个项目管理窗口，默认的名称可能是Library1.olb、Library2.olb、Library3.olb等。(2)在打开某个设计文件后，项目管理窗口为当前窗口，此时执行【File】→【New】→【Library】菜单命令所创建的库文件被自动添加到当前项目管理窗口的Library文件夹中，默认的名称可能是Library1.olb、Library2.olb、Library3.olb等。在创建自己的元件库时，系统会以默认的名称将库文件存放在OrCAD的安装目录下，所以创建了自己的文件库后，一定要选中默认的元件库，然后执行鼠标右键命令【SaveAs…】，将库文件重新命名并保存在自己的工作目录下。这样创建好的库文件只是个空的库文件，里面没有任何元件。2.3单一元件和复合元件元件是电路图的基本组成对象，代表某一个或某一类功能。在OrCADCaptureCIS中，元件(Part)分为两种：单一元件(Part)和复合元件(Package)。一个复合元件包含多个子元件。“Package”翻译成“封装”似乎更合适些，但是为了不与本书后面的“PCB封装”混淆，也便于理解，这里还是将它意译成“复合元件”。例如，单个的直插式电阻、电容、电感、二极管和双列直插式三态缓冲器74LS125，如果用图2-4所示的符号表示它们的话，这些图形符号在OrCADCaptureCIS系统中就是单一元件。图2-4单一元件图形符号注意：在OrCAD的电路原理图设计窗口，如果希望在元件的值(Value)中输入希腊字母“μ”，就只能利用操作系统的输入法的工具栏的软键盘“希腊字母”输入，这样很麻烦，所以本书不作严格要求，有时候用字母“u”代替希腊字母“μ”。有时为了便于理解或绘图方便，特别是对于一些通用的数字逻辑芯片，常常采用复合元件来表示。图2-4所示的双列直插式三态缓冲器74LS125是一个单一元件，这样表示很不直观。如果74LS125的4个缓冲器分别用于电路中各个不同的电路模块，那么可能导致电路原理图的连线很混乱。因此，在很多情况下，用复合元件来表示74LS125，如图2-5所示。图2-5复合元件74LS125这个复合元件的元件编号(Reference)是U4，值(Value)是74LS125，它有4个子元件(Part)，子元件编号(PartReference)分别是U4A、U4B、U4C和U4D，是4个三态缓冲器。注意，这里每个子元件都有电源(第14引脚)和地(第7引脚)两个引脚，这是因为在建立这个复合元件时将这些子元件的性质设置为了“Homogeneous”，意思是“同质的、相似的”。作为一个整体元件，系统将会视这4对引脚为1对引脚，并且实际的74LS125集成电路也只有一对电源引脚和地引脚。在生成网络表时，OrCADCaptureCIS系统也会自动将这4对引脚作为1对引脚处理，并不影响后续的印制电路板的设计。当元件的引脚特别多、功能特别复杂时，往往也采用复合元件的形式，比如CPU等。这时在创建该复合元件时将这些子元件的性质设置为“Heterogeneous”，意思是“不同质的、不相似的”。对于一个实际的元件，在电路原理图中到底使用单一元件还是复合元件，完全取决于绘图和读图的方便。2.4元件设计窗口的基本操作和栅格设置2.4.1新建元件在项目管理窗口的Library文件夹中选中某一个元件库的图标，再执行鼠标右键命令【NewPart】，或者在选中元件库的图标后，执行【Design】→【NewPart…】菜单命令，就会调出如图2-6所示的【NewPartProperties】对话框。图2-6【NewPartProperties】对话框该对话框中各项参数的含义如下。

【Name】编辑栏：输入新建元件的名称，一般是元件的型号。

【PartReferencePrefix】编辑栏：输入新建元件在电路图中编号的前缀字母。很多初学者喜欢在该编辑栏中输入“R1”、“R2”或“R?”之类的编号，实际上没有必要，这里只需要输入元件编号的首字母，元件编号的其他部分在原理图设计窗口由系统自动添加。

【PCBFootprint】编辑栏：可以输入该元件的PCB封装名称，也可以不输入，今后在原理图设计窗口再给每个元件赋予PCB封装。

【PartsperPkg】编辑栏：如果创建单一元件，则输入1；如果创建复合元件，则就是子元件的数量。

【PackageType】组合框：只对复合元件起作用。如果选中“Homogeneous”，表示这些子元件是“同质的、相似的”；如果选中“Heterogeneous”，表示它们是“不同质的、不相似的”。

【PartNumbering】组合框：一般选中“Alphabetic”项，表示子元件使用字母作后缀编号。

【PinNumberVisible】复选项：控制引脚编号的可见性。例如，要创建二极管的单一元件，可以在【NewPartProperties】对话框中输入元件名称“Diode”，编号前缀为“D”，其他采用默认的设置，单击“OK”按钮，关闭该对话框后就进入了元件设计窗口，如图2-7所示。注意：元件设计窗口不是图2-2所示的电路原理图设计窗口，这两个窗口外观相似，本质不同，它们的关系如图1-1所示。图2-7元件设计窗口2.4.2元件设计窗口的基本操作双击元件设计窗口的标题栏，可以使元件设计窗口占据整个OrCADCaptureCIS的系统窗口；OrCADCaptureCIS系统窗口的Window菜单负责管理项目管理窗口、原理图设计窗口、元件设计窗口、信息窗口，等等。元件设计窗口中常用的快捷键和控制按钮是：(1)“I”键：视图以光标所在位置为中心放大视图。(2)“O”键：视图以光标所在位置为中心缩小视图。(3)“F5”键：刷新视图。(4)“Zoomtoall”按钮：将元件的虚线矩形框、元件编号首字母和Value等以最大的形式显示在窗口。(5)“Select”按钮：如果按钮处于按下状态，光标是箭头形状，这时可以用光标选择元件设计窗口中的对象，否则光标处于绘制或放置对象状态。结合“Ctrl”键，可以用光标选中多个对象(在元件设计窗口中，引脚、线条、虚线矩形框、元件编号首字母、〈Value〉、说明文字等都是对象)。由于OrCAD的操作与Windows操作系统兼容，所以复制的快捷键“Ctrl+C”、剪切的快捷键“Ctrl+X”、粘贴的快捷键“Ctrl+V”都可以使用。2.4.3元件设计窗口的栅格设置元件设计窗口的系统参数设置主要是栅格设置，其他参数采用默认设置就可以了，一般不要改动。可以按如下操作进行系统参数设置。在元件设计窗口为当前窗口的情况下，执行【Options】→【Preferences…】菜单命令，可以调出如图2-8所示的【Preferences】对话框。在该对话框中，切换到【GridDisplay】标签页，在该标签页右边的【PartandSymbolGrid】组合框中可设置元件设计窗口的栅格，而左边的【SchematicPageGrid】组合框控制原理图设计窗口的栅格。选中【PartandSymbolGrid】组合框中的“Dots”(点状)和“Lines”(线状)两个选项中的一项，就可以改变元件设计窗口中栅格的显示类型。一般将栅格设置为线状。图2-8设置栅格对话框【PartandSymbolGrid】组合框中的各选项简要介绍如下。

“Displayed”复选按钮：选中，则在元件设计窗口中显示栅格，否则不显示栅格。

“Dots”单选按钮：选中，则在元件设计窗口中显示点状栅格；选中【Lines】单选按钮，则在元件设计窗口中显示线状栅格。

“Pointersnaptogrid”复选按钮：选中，则在元件设计窗口中的元件是以栅格为单位移动的，这就是锁定栅格，否则元件是随着光标而连续移动的。注意：栅格只是在设计元件和电路原理图时作参考用的，实际上并不存在，也不会打印出来。元件引脚一定要放在栅格上，所以在放置引脚或移动引脚时，一定要锁定栅格。2.5创建元件举例2.5.1创建DM74LS125A单一元件DM74LS125A是一个双列直插式数字逻辑集成电路，它包含4个相互独立、不反向的三态缓冲器，其引脚连线如图2-9所示，其真值表见表2-1。创建DM74LS125A单一元件的步骤如下。(1)在项目管理窗口中选中某个库文件的图标，执行鼠标右键命令【NewPart】。(2)在弹出的【NewPartProperties】对话框中设置以下参数：【Name】编辑栏：DM74LS125A。图2-9DM74LS125A的引脚连线表2-1DM74LS125A的真值表【PartReference】编辑栏：修改为U。【PartsperPkg】编辑栏：1。【PinNumberVisiable】复选项：选中。其他采用缺省值。经过上述设置，将创建一个名称为“DM74LS125A”的元件，它的编号以“U”开头。【PartsperPkg】编辑栏为1，表示创建的是单一元件。(3)单击“OK”按钮，关闭【NewPartProperties】对话框，进入元件设计窗口。(4)执行【Options】→【Preferences…】菜单命令，在【Preferences】对话框的【GridDisplay】标签页中设置元件设计窗口的栅格为直线(Line)。(5)引脚间隔一般为一个栅格，在元件设计窗口把虚线矩形框拉大至合适的位置。(6)单击创建元件工具栏上的按钮，调出【PlacePin】对话框。在【Name】编辑栏中输入“C1”，在【Number】编辑栏中输入“1”，在Shape下拉列表中选择“Short”，在Type下拉列表中选择“Passive”，在【Width】组合框中选择“Scalar”项，最后单击“OK”按钮关闭该对话框。(7)沿着虚线矩形框连续放置14个引脚，如图2-10所示，完成后按“Esc”键退出放置引脚状态。(8)按“Ctrl”键，同时用鼠标左键选中14个引脚，然后执行鼠标右键命令【EditProperties…】，调出【BrowseSpreadsheet】对话框。图2-10连续放置的14个元件引脚(9)根据图2-9在【BrowseSpreadsheet】对话框中更改引脚参数设置，然后单击“OK”按钮关闭该对话框。(10)在锁定栅格的情况下，调整引脚位置和虚框大小。将光标放在某个引脚上，按住鼠标左键就可以拖动引脚。(11)单击创建元件工具栏上的按钮，绘制一个与虚线矩形框完全重合的实线矩形框，如图2-11所示。注意：图2-11中原来的虚线矩形框只是限定了元件所占空间的大小，并不是元件的一部分，它不会在原理图设计窗口中显示出来，必须再画一个实线矩形框作为元件的形状，这是很多初学者容易犯的错误。(12)单击窗口主工具栏上的按钮，或按“Ctrl+S”键，将创建好的单一元件存放在元件库中。图2-11创建好的单一元件2.5.2创建DM74LS125A复合元件创建复合元件与创建单一元件的操作略有不同，下面我们创建双列直插式三态缓冲器DM74LS125A的复合元件形式。(1)在项目管理窗口选中Library文件夹中的某个元件库的图标，执行鼠标右键命令【NewPart】，弹出如图2-12所示的【NewPartProperties】对话框。(2)在【NewPartProperties】对话框中作如下的设置：①因为在同一个元件库中不能存在相同名称的元件，所以这里在【Name】编辑栏内输入“DM74LS125A-4”。②DN74LS125A内部包含4个三态缓冲门，所以在【PartsperPkg】编辑栏内输入“4”，此时复合元件将包含4个子元件。图2-12【NewPartProperties】对话框③【PackageType】组合框内有两项：选中“Homogeneous”表示所有的子元件是“同质的、相似的”；选中“Hetergeneous”，表示所有的子元件是“不同质的、不相似的”。74LS125内部包含的4个三态缓冲门，其电气性质完全相同，所以在这里选择“Homogeneous”。④【PartNumbering】组合框内有两项：选中“Alphabetic”，表示所有的子元件自动按字母编号；选中“Numeric”，表示所有的子元件按数字编号。强烈建议这里选择“Alphabetic”，让所有的子元件按字母编号，这是因为电路图中的元件是按数字编号的，子元件只有按字母编号才能区分出。⑤选中复选框，把引脚编号显示出来。(3)单击“OK”按钮关闭【NewPartProperties】对话框，进入创建74LS125复合元件的元件设计窗口。(4)单击创建元件工具栏上的“Placepolyline”按钮，绘制三角形，如图2-13所示。如果锁定了栅格，主工具栏上的按钮为灰色，那么绘线操作就会以栅格为单位进行，并且线端点肯定落在栅格的交叉点上。如果锁定了栅格，需要绘制斜线，那么在绘制时须同时按“Shift”键。(5)单击主工具栏上的“SnapToGrid”按钮,使该按钮变成红色，这样就解除了锁定栅格。图2-13没有隐藏引脚名称的子元件(6)在没有锁定栅格的情况下，将“U?A”和“〈Value〉”两个文字对象移到一侧，再使用创建元件工具栏上的“Placeellipse”按钮和“Placeline”按钮绘制引脚的延伸部分(如图2-13所示的引脚1在虚框内的小圆圈和短线段)。(7)单击创建元件工具栏上的“Placepin”按钮，放置第2个引脚，其名称为“A”，编号为“2”，形状为“Short”，类型为“Passive”，宽度为“Scalar”。再放置第1个引脚(名称为“C”)、第3个引脚(名称为“Y”)、第7个引脚(名称为“GND”)、第14个引脚(名称为“VCC”)，如图2-13所示。在OrCADCapture系统中创建复合元件时，所有输入引脚的名称都是相同的，这是因为在【NewPartProperties】对话框中选中了“Homogeneous”，表示所有的子元件是“同质的、相似的”。再次强调，同一个元件中，不能存在引脚编号相同的引脚，因为引脚编号是区别元件的唯一标志。比较图2-13复合元件的设计窗口和图2-11单一元件的设计窗口，不同的是元件的编号：单一元件的编号是“U?”之类的形式，复合元件的编号是“U?A”之类的形式。复合元件有多个子元件，在元件设计窗口一次只能创建一个子元件，各个子元件以元件编号的后缀字母相区别。(8)在图2-13所示的子元件设计窗口，执行【Options】→【PartProperties…】菜单命令，调出图2-14所示的【UserProperties】对话框。在这个对话框中，将“PinNamesVisible”属性值改为“False”，然后关闭该对话框，这样就将元件引脚名称隐藏起来了(各个引脚的功能很明显，没有必要显示名称)。图2-14更改引脚名称的可见性(9)在锁定栅格的情况下，调整虚线矩形框的大小。(10)在子元件设计窗口执行【View】→【NextPart】菜单命令，然后执行【View】→【Zoom】→【All】菜单命令，进入创建子元件B的窗口，如图2-15所示。如果执行快捷键“Ctrl+N”，可以查看下一个子元件；如果执行快捷键“Ctrl+B”，可以查看上一个子元件。因为在【NewPartProperties】对话框中选中了“Homogeneous”，表示所有的子元件是“同质的、相似的”，所以从图2-15可以看出，子元件B的引脚排列位置、引脚名称都与子元件A相同。如果在这里修改了子元件B的引脚位置和名称，其他子元件的引脚位置和名称也会同时被修改。图2-15创建子元件B的窗口(11)结合“Ctrl”键，选中子元件B的所有引脚，然后执行鼠标右键命令【EditProperties…】，调出【BrowseSpreadsheet】对话框，对照图2-9所示的DM74LS125A的引脚排列，确定子元件B的引脚编号，然后关闭【BrowseSpreadsheet】对话框。重复第(10)步和第(11)步的操作，创建子元件C和子元件D。(12) 4个子元件创建完毕后，单击“Savedocument”按钮，保存创建的复合元件，然后关闭元件设计窗口。不管是单一元件还是复合元件，在创建时都必须把元件的实际引脚一个不漏地全部设计出来，绝对不能因为某些引脚不用就丢掉它们。创建元件时，尽量不要隐藏引脚，否则在电路原理图中就不知道是丢失了还是隐藏了。第3章电路原理图绘制3.1电路原理图设计窗口的界面和参数设置3.2电路原理图设计窗口的基本操作3.3电路连接的基本操作3.4修改元件的编号和名称

3.5绘制无电气性能的图形3.6修改元件的技巧和重新调用修改过的元件3.7创建阶层模块电路图3.8设计电路原理图的后续处理通常情况下，电子工程师一边设计电路原理图，一边根据需要创建元件。掌握了创建元件的方法后，就可以熟悉应用OrCAD软件设计电路原理图的一些基本操作了。OrCAD软件的这些基本操作，虽然与标准的Windows操作相兼容，但是作为一个专业设计软件，也有它的特殊性。3.1电路原理图设计窗口的界面和参数设置3.1.1电路原理图设计窗口的界面在WindowsXP操作系统中，执行【开始】→【所有程序】→【OrCAD16.0】→【OrCADCaptureCIS】菜单命令，再在【CadenceProductChoices】对话框中选择“OrCADCaptureCIS”项，进入OrCADCaptureCIS系统，如图2-1所示。在OrCADCaptureCIS系统中执行【File】→【New】→【Project】菜单命令，再在【NewProject】对话框中输入项目名称、确定项目的存放路径，并在该对话框中选择“Schematic”项，这样就创建了一个新的项目。新建一个项目后，自动进入该项目的电路原理图设计窗口。图3-1电路原理图设计窗口的界面在如图2-2所示的窗口界面中，双击电路原理图设计窗口的标题栏，使电路原理图设计窗口占据整个系统窗口，如图3-1所示。在项目管理窗口中先展开某个电路原理图文件夹，然后双击其中的某张电路原理图纸图标，这样也可以进入这张电路图纸对应的电路原理图设计窗口。注意：一定要把电路原理图设计窗口和元件设计窗口区别开来。电路原理图设计窗口主要由四部分组成：菜单栏、主工具栏、绘图工具栏和工作区域。在电路原理图设计窗口为当前窗口的情况下，通过执行【View】→【Toolpalette】菜单命令，可以打开或关闭绘图工具栏；通过执行【View】→【Toolbar】菜单命令，可以打开或关闭主工具栏。如图3-1所示电路原理图设计窗口的绘图工具栏紧贴窗口右边，也可以将其移出来放置在任何地方。在后续介绍中用到这些菜单命令和工具按钮时，再详细介绍它们的功能。3.1.2设置模板的页面尺寸(pagesize)进入OrCADCaptureCIS系统后，在任何子窗口中，都可以执行【Options】→【DesignTemplate…】菜单命令，弹出如图3-2所示的【DesignTemplate】对话框。图3-2【DesignTemplate】对话框在这个对话框中设置参数后，这些参数将作用于新建的项目文件、库文件和电路图纸，但是对已经存在的项目文件、库文件和电路图纸不起作用。如图3-2所示，【PageSize】标签页主要用于设置将来生成的项目文件中电路图纸的页面尺寸。在这个标签页中描述电路图纸的大小使用了两种单位：Inches(英寸)、Millimeters(毫米)。中国人习惯使用A4、A3、A2、A1、A0这些规格，所以我们一般选用Millimeters这一选项。此外，还可以根据需要定制(Custom)纸张的大小，我们也习惯使用Millimeters为单位。在如图3-2所示的【PageSize】标签页的最下面一项【Pin-to-PinSpacing】编辑栏，规定了元件引脚之间的距离，实际上它决定了电路图纸上元件的大小。默认引脚间距是0.1英寸(Inches)，也就是2.54毫米(mm)，不要轻易修改。3.1.3电路原理图设计窗口的参数设置为了工作方便，一般将电路原理图设计窗口的栅格设置成线状形式，将电路图纸设置成A4纸的大小。如果在打开某个设计项目后，在某个电路原理图设计窗口为当前窗口的情况下，执行【Options】→【Preferences…】菜单命令，可调出如图3-3所示的【Preferences】对话框，切换到【GridDisplay】标签页。图3-3电路原理图设计窗口的栅格控制该标签页左边可以控制电路原理图设计窗口的栅格显示形式，右边可以控制元件设计窗口的栅格显示形式。●“Displayed”复选按钮：控制栅格是否显示。●【GridStyle】组合框：控制栅格是点状(Dots)形式还是线状(Lines)形式。●“Pointersnaptogrid”复选按钮：控制操作时是否锁定栅格。●【Gridspacing】组合框：控制元件引脚之间有多少个栅格，并不改变元件和电路原理图纸的大小。要改变元件引脚之间的距离，必须在【DesignTemplate】对话框的【PageSize】标签页中改变Pin-to-PinSpacing参数，进而控制新创建元件的大小。如果在打开某个设计项目后，在某个电路原理图设计窗口为当前窗口的情况下，执行【Options】→【SchematicPageProperties…】菜单命令，可以调出【SchematicPageProperties】对话框。该对话框的【PageSize】标签页的参数设置只能作用于当前电路图纸，不影响项目中其他的图纸，也不影响新建图纸。在【DesignTemplate】对话框的【PageSize】标签页中设置的电路图纸尺寸，只作用于新建项目和新建文件夹中的图纸或新建图纸。3.2电路原理图设计窗口的基本操作3.2.1视图的控制与其他电子线路CAD软件相比，OrCADCapture系统最成功、最科学的莫过于系统的颜色配置，所以建议用户不要轻易更改系统的颜色配置。当采用系统默认的颜色配置时，电路原理图将清晰明了，错落有致，视觉舒服。视图的控制，是指电路原理图设计窗口的放大、缩小以及刷新等操作，与元件设计窗口的控制类似。除了三个快捷键：I(放大)、O(缩小)和F5(刷新)外，还有一个很有用的按钮(Zoomtoall)，它用于显示整张电路图纸。当用户需要放大查看某一区域的电路原理图时，可以用鼠标选定这一区域的电路进行放大。具体操作如下：单击电路原理图设计窗口的主工具栏按钮(Zoomtoregion)，这时光标变成放大镜形状。用户将光标移到所要放大的区域，单击鼠标左键确定放大区域的左上角，然后向右下方移动鼠标光标，拖出一个适当大小的矩形框选定需要放大的区域，最后单击鼠标左键确定需要放大区域的右下角，如图3-4所示，这时所选中的区域就会被放大并显示在工作窗口中。将光标放在视图的某个位置，按“C”键，视图就会以光标所在的位置为中心移动，但是不改变视图缩放的比例。图3-4用户所选区域放大的工作窗口使用【Window】菜单切换窗口，效率很低。在电路原理图设计窗口为当前窗口的情况下，单击主工具栏按钮(Projectmanager)，可立即切换到项目管理窗口，这是从电路原理图设计窗口切换到项目管理窗口最快捷的方法。从项目管理窗口进入电路原理图设计窗口的方法是：在项目管理窗口双击电路图纸的图标。3.2.2【PlacePart】对话框中元件库的添加与移动在电路原理图设计窗口，执行【Place】→【Part…】菜单命令，或者按快捷键“P”，都可以调出如图3-5所示的【PlacePart】对话框。通过该对话框可以放置设计电路原理图时需要的元件。在1.3节已经讲过，设计电路原理图时需要的元件，是事先创建好并存放在库里，然后在使用时从库里面调出来的。OrCADCaptureCIS系统自带的库文件很多，用户创建的库文件也很多，建议只把当前需要的库文件添加到【PlacePart】对话框中，把不需要的元件库从该对话框中移走，这样可以提高查找元件的效率。在【PlacePart】对话框中，单击“AddLibrary…”按钮，就会调出如图3-6所示的【BrowseFile】对话框。图3-5【PlacePart】对话框图3-6【BrowseFile】对话框在【BrowseFile】对话框中，找到所需库文件的存放路径，选中这个库文件，然后单击“打开”按钮，这样就可把这个库文件添加到【PlacePart】对话框的【Libraries】列表框中。重复上述操作，可以继续添加元件库到【PlacePart】对话框中。只要在【Libraries】列表框中，选中需要移走的元件库，然后单击“RemoveLibrary”按钮，就可将该元件库从【PlacePart】对话框中移走，但是这个元件库还存在于电脑中，并没有删除，还可以进行元件的添加。在【Libraries】列表框中，有一个库文件“DesignCache”，不能移走，也不需要添加，始终存在当前列表中，它里面存放了当前设计项目中已经用到的所有元件，在这里一般不用它。3.2.3放置元件、电源符号和地符号按快捷键“P”，调出【PlacePart】对话框，这是效率最高的放置元件的方法。按快捷键“F”，调出【PlacePower】对话框；按快捷键“G”，调出【PlaceGround】对话框。在【PlacePower】对话框中既可以找到电源符号又可以找到地符号，【PlaceGround】对话框也是如此。从本质上讲，电源符号和地符号是一样的，所以这两个对话框的功能一样。系统自带的电源符号和地符号都存放在CAPSYM.OLB元件库中。放置电源符号跟放置元件不同，放置电源符号没有编号(reference)，只有名称，所以放置多个电源符号，它们都是一样的。由此可见，符号(symbol)是全局符号。所谓全局符号，就是在一个设计项目中，相同的符号(symbol)在电气上都指同一个网络(net)，而不管这个符号在哪一张电路图纸上，也不管这个符号在哪一个电路原理图文件夹中。3.2.4元件的基本操作移动元件又分为两种情况：一种是移动单个元件，另一种是移动一组元件。将光标放在待移动元件的上面，然后按住鼠标左键拖动光标，该元件也会同时被拖动，在目标位置松开鼠标左键，这样就实现了元件移动。要移动一组元件，先要选中这组元件，然后把光标放在某个被选中的元件上，光标就会从箭头形状变成四方箭头形状，此时按住左键拖动鼠标，被选中的这组元件就会同时被拖动，在目标位置松开鼠标左键，这样就实现了组元件移动。选中待旋转的元件，然后按快捷键“R”(在英文输入的情况下)，元件就会逆时钟旋转90°，这是效率最高的旋转元件的方法。有时使用旋转元件的方法无法达到需要的元件摆放方式，这时就需要用镜像翻转的方法。选中待翻转的元件，然后按快捷键“H”，元件就会做水平镜像翻转；选中待翻转的元件，然后按快捷键“V”，元件就会做垂直镜像翻转。选中某个元件后，可以按以下的组合键，做出相应的操作。①Ctrl+C：复制元件。②Ctrl+X：剪切元件。③Del键或者Delete键：删除元件。注意：由于OrCAD的这些操作与Windows操作系统的相应操作兼容，所以可以方便地把OrCAD电路原理图的一部分复制后粘贴在操作系统的Word等应用程序中。反之则不行。3.3电路连接的基本操作电路连接以图形的方式描述了电路中各个元件之间的连接关系，主要包括：绘制电连线、绘制总线和总线分支、放置页连接符号、放置网络标号、放置不连接符号、放置节点等。3.3.1绘制电连线执行【Place】→【Wire】菜单命令，或者按绘图工具栏上的“Placewire”按钮，或者按快捷键“W”，都会使鼠标进入绘制电连线状态。进入绘制电连线的状态后，按“Esc”键或者执行鼠标右键命令【EndWire】，都可以使鼠标返回到选择状态。以图3-7所示的电连线为例介绍如何绘制电连线。图3-7绘制电连线的窗口操作实例：绘制电连线(1)按快捷键“W”进入绘制电连线的状态，光标变成“十”字形，单击电容C22的正引脚，向上开始绘制电连线。(2)向左(这是第1个拐点，不需要单击鼠标左键)继续绘制电连线，在绘制第2个拐点时需要单击鼠标左键，此后每个拐点处需要单击鼠标左键。(3)在接近R15的引脚时，单击鼠标左键，结束这个电连线网络的绘制，但是鼠标仍然处于绘制电连线状态。(4)按“Esc”键，使鼠标返回到选择状态。绘制任意角度的电连线的方法是：按快捷键“W”，然后按住“Shift”键，再单击元件引脚，此后绘制的电连线就可以是任意角度的了，但是松开“Shift”键后绘制电连线又是直角的。在绘制电连线的过程中，按住“Shift”键后再单击鼠标左键，也能绘制任意角度的电连线。为了电路图的标准和美观，建议读者不要绘制任意角度的电连线。3.3.2绘制总线和总线分支为了简化电路原理图，可以用一条比较粗的电连线来代表数条并行的电连线，这条比较粗的电连线就是所谓的总线。总线常常用在元件的数据总线、地址总线的连接上。执行【Place】→【Bus】菜单命令，或者按绘图工具栏上的“Placebus”按钮，或者按快捷键“B”，都能使光标进入绘制总线状态。执行【Place】→【BusEntry】菜单命令，或者按绘图工具栏上的“Placebusentry”按钮，或者按快捷键“E”，都能使光标进入绘制总线分支状态。进入绘制总线或总线分支状态后，按“Esc”键或者执行鼠标右键命令【EndWire】，可以使光标返回到选择状态。以图3-8所示的电路原理图为例介绍如何绘制总线和总线分支。图3-8绘制总线的窗口操作实例：绘制总线和总线分支(1)按快捷键“B”进入绘制总线的状态，光标变成“十”字形，在起始位置单击鼠标左键，向右开始绘制总线。(2)按住“Shift”键，在拐点处单击鼠标左键，绘制一小段45°的斜线，此后向下绘制总线。(3)在终点处双击鼠标左键，结束本次总线的绘制，但是这时光标仍然处在绘制总线的状态。(4)按“Esc”键，使光标返回到选择状态。(5)绘制总线后，一定要绘制总线分支。绘制总线分支比较简单，在按快捷键“E”进入绘制总线分支状态后，按“R”键，可以改变总线分支的方向。总线包括很多信号，用总线表示很多信号是为了图形的简洁明了。每条总线包括的信号不尽相同，所以每条总线需要一个网络标号，放置网络标号的快捷键是“N”，网络标号的命名可以采用多种方式，下面四个例子都是合理的命名。①ADDR[0..31]，表明这条总线有32个信号。②DATA[16:31]，表明这条总线有16个信号。③CONTROL[4-1]，表明这条总线有4个信号。④A[100..190]，表明这条总线有91个信号。注意：虽然网络标号的命名可以采用多种方式，但是，同一条总线上所有的网络名一定要相同。另外，如果页连接符号、阶层端口(或阶层引脚)连接到总线上，它们的名称也就是总线的网络标号。为了电路图的美观，总线拐弯处绘制成45°斜线。同时注意，总线分支不能用“PlaceWire”工具绘制，必须用“PlaceEntry”工具绘制。3.3.3放置页连接符号页连接符号是同一个电路原理图文件夹中不同电路图纸的信号之间的连接符号。页连接符号既可以作为单个信号之间的连接符号，也可以作为总线信号之间的连接符号。如图3-8所示，页连接符号把同一个电路原理图文件夹中不同图纸的总线连接起来。页连接符号的名称应该与所连接的总线网络标号或信号线网络标号相同。执行【Place】→【OffConnector…】菜单命令，或者按绘图工具栏上的“Placeoffconnector”按钮，都能使光标进入放置页连接符号的状态。3.3.4放置网络标号除了通过绘制电连线使元件引脚之间具有电气联系外，还可以通过放置网络标号来实现元件引脚之间的电气连接。网络标号实际的意义就是一个电气节点的别名，在同一张电路图纸上，具有相同网络标号的电连线、页连接符号、阶层端口等具有电气性能的对象在电气关系上是连接在一起的。网络标号的用途是把两个或多个没有电连线连接的网络，通过命名为相同的网络标号的方法，使它们在电气性能上属于同一网络。如图3-9所示的左边是微处理器PXA255的数据引脚，它们通过右边的一个电阻网络与Flash芯片相连。这里就是采用网络标号的方法将PXA255的数据引脚与电阻网络连接起来的。图3-9放置好网络标号后的电路图以下三种操作都能使光标进入放置网络标号的状态：执行【Place】→【NetAlias…】菜单命令；按绘图工具栏上的“Placenetalias”按钮；按快捷键“N”。操作实例：放置网络标号(1)网络标号不能直接放置在元件引脚上，所以需要给每一个引脚绘制一段电连线，如图3-9所示。注意：元件引脚的名称与网络标号在电气上没有任何联系，引脚编号唯一决定了引脚，图3-9的PXA255的引脚编号是采用字母与数字混合编号的。(2)按快捷键“N”，调出如图3-10所示的【PlaceNetAlias】对话框。图3-10【PlaceNetAlias】对话框(3)在【PlaceNetAlias】对话框的【Alias】编辑栏中输入“DD0”，作为第一个网络标号的名称，其他的设置项目不要轻易更改，使用默认设置。(4)单击“OK”按钮，关闭【PlaceNetAlias】对话框，这时有一个矩形轮廓附着在光标上。(5)将光标移动到要放置网络标号的电连线上，当粘在光标上的矩形框的一边与电连线重合时会显示绿色，这时单击鼠标左键，就将网络标号放置在电连线上了。放置第1个网络标号后，如果按“Esc”键，光标将退出放置网络标号的状态。在这里，不要退出放置网络标号状态，继续单击鼠标左键逐个往下放置网络标号，中间不要退出，直到放置到网络标号DD31为止。因为这里的网络标号是数字结尾的，所以连续放置时网络标号会自动递增。删除网络标号很简单，选中网络标号后，按“Delete”键，或者执行鼠标右键命令【Delete】，都可以删除网络标号。注意：所有的电连线都是放在栅格上的，所有的网络标号也是放在栅格上的，所以一定要锁定栅格。要养成使用网络标号的习惯，当两个元件的引脚相隔很远时，采用网络标号把它们连接起来，会使电路图更加简洁。3.3.5放置不连接符号电路图中的不连接符号如图3-11所示。执行【Place】→【NoConnect】菜单命令，或者按绘图工具栏上的“Placenoconnect”按钮，或者按快捷键“X”，都能使光标进入放置不连接符号的状态。图3-11不连接符号和线路节点进入放置不连接符号的状态后，按“Esc”键或者执行鼠标右键命令【EndMode】，都可以使光标返回到选择状态。在一个元件的引脚放置好不连接符号后，再放置一次不连接符号，就相当于取消了第一次放置的不连接符号。选中不连接符号后，按“Delete”键，也可以删除不连接符号。有人认为，对那些不用的元件引脚不作处理，不会影响电路图的正确性，也不会影响后续的印制电路板设计，所以就不放置不连接符号。这是一个不好的习惯。因为当最后检查整个电路图时，就会不清楚那些没作处理的引脚是自己忘记了绘制电连线，还是因为没有用到，所以若开始就把所有没有用到的引脚都放上不连接符号，这样就一目了然了。3.3.6放置线路节点电路图中的线路节点如图3-11所示。执行【Place】→【Junction】菜单命令，或者按绘图工具栏上的“Placejunction”按钮，或者按快捷键“J”，都可使鼠标进入放置线路节点的状态。进入放置线路节点的状态后，按“Esc”键或者执行鼠标右键命令【EndMode】，可以使光标返回到选择状态。在绘制电连线的过程中，每遇到一根已经存在的电连线，单击鼠标左键就会产生一个线路节点，然后继续往下绘制电连线；如果不单击鼠标左键，就不会在线路的交叉点产生节点。绘制好电连线后，如果发现在某个线路的交叉点需要放置节点，可以按快捷键“J”，然后在交叉点单击鼠标左键，这样就放置了一个线路节点。假如某个线路的交叉点有线路节点，如果再在这个交叉点放置一次线路节点，就会取消已有的线路节点，相当于删除线路节点。另外一种删除线路节点的方法是：选中线路节点，按“Delete”键。对于某一个线路节点，如果把连接到该节点的电连线删除到只剩下两根电连线，那么这个线路节点就会自动消除。3.4修改元件的编号和名称首先说明一下“PartReference”和“Reference”。“PartReference”是子元件编号，比如U1A、U1B之类；“Reference”是元件编号，比如U1、N1之类。单一元件实际上就是复合元件的特例，只不过这种复合元件只有一个子元件，所以单一元件的“PartReference”和“Reference”是相同的。同时选中几个元件后，再执行鼠标右键命令【EditProperties…】，打开属性编辑窗口，如图3-12所示，可以看到“PartReference”和“Reference”。在同一个项目文档中，不可能有两个元件的编号(Reference)完全相同，因为元件编号是元件的身份标志，唯一指定了某个元件符号对应实际电路板中的那个元件。图3-12子元件编号和元件编号如果在设计电路原理图时，对于某个实际的元件，使用复合元件的形式，那么这个复合元件的编号只有一个，也就是“Reference”只有一个，但是它的子元件编号，也就是“PartReference”却有多个，当然该元件的各个“PartReference”是不可能相同的。一般采用单一元件的形式，所以在电路原理图设计窗口我们看到子元件编号与元件编号相同，也方便地把子元件编号简称为元件编号。元件名称(Value)可以是集成电路的型号，也可以是电阻的阻值，所以把“Value”直接翻译成“名称”似乎不太准确。不过没有关系，熟练掌握OrCADCapture后，都可以理解。在图3-12中，可以修改元件编号和名称，还可以在电路原理图设计窗口直接双击编号或名称，调出编号或名称的【DisplayProperties】对话框，在该对话框中修改它们。3.5绘制无电气性能的图形OrCADCaptureCIS提供了功能强大的绘制无电气性能的图形工具，使用这些工具不但可以在电路原理图上放置文字标注，还可以绘制直线、折线、矩形、圆、椭圆和圆弧等。在电路原理图