电路设计与制板 Protel DXP(二)

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,电路,设计与制板,Protel DXP,6.,98,电路设计与制板,Protel DXP,Protel DXP,概述,原理图的设计,原理图元件库的制作,印制电路板,PCB,元器件库的设计,PCB,设计,本章小结,本章内容,随着电子技术的飞速发展和印制电路板加工工艺的不断提高，新的大规模和超大规模集成电路芯片不断涌现出来，现代电子线路系统已经变得非常复杂了。同时，电子产品又在向小型化的方向发展，因此要在更小的空间内实现更复杂的电路功能，在这种情况下，对,PCB,板设计和制作的要求也就越来越高了。目前，双面板是很常用的，四层板或者六层板也不少见。与此同时，系统工作频率也在不断提高。以前,30 MHz,就可以算作高频电路，而现在这个工作频率只能算是普通的工作频率，几百,MHz,到上,GHz,的工作频率也是常见的。这又对电路的抗干扰设计提出了更高要求。,在这种情况下，快速、准确地完成电路板的设计对电子工程师而言是一个挑战。电子工程师们也因此对设计工具提出了更高要求。各种各样的电子线路辅助设计工具,(EDA),也应运而生，其中影响比较大的有,OrCAD,、,MULTISIM 2001,、以及,Protel,系列等。当前在国内应用最为广泛的是,Protel,系列,EDA,设计工具，,Protel DXP,就是该系列软件的最新产品。,Protel DXP,概述,Protel DXP,是,Altium,公司于,2002,年推出的一套电路板设计软件平台，主要运行在,Windows 2000,和,Windows XP,上。这套软件是,Altium,公司,10,多年来致力于,Windows,平台开发的最新产品，能实现从概念设计、顶层设计直到输出生产数据以及这之间的所有分析、验证和设计数据的管理。,Protel,系列软件是深受电子工程师喜爱的一套板级设计软件，其最初的版本是,20,世纪,80,年代运行于,DOS,下的,TANGO,、,Protel Schematic,和,Autotrax,。当时就因其方便、易学、实用和快速等特点而流行，并深受电子工程师的好评，为加快我国电子,CAD,的普及和应用起到了推动的作用。后来的版本运行于,Microsoft Windows,平台，版本号也由原来的,1.0,、,1.5,、,2.8,直到现在流行的,Protel 98,、,Protel 99SE,和,Protel DXP,。,现在的,Protel DXP,已不是单纯的,PCB(,印制电路板,),设计工具，而是一套由,5,大模块组成的系统工具，分别是,SCH(,原理图,),设计、,SCH(,原理图,),仿真、,PCB(,印制电路板,),设计、,AutoRouter(,自动布线器,),和,FPGA,设计，覆盖了以,PCB,为核心的整个物理设计。,作为一款优秀的,EDA,设计软件，,Protel DXP,软件具有以下特点。,(1),通过设计文件包的方式，将原理图编辑、电路仿真、,PCB,图设计以及打印这些功能有机地结合在一起，提供了一个集成开发环境。这个功能相对于以前使用,DOS,版本的设计者而言是一个好消息，设计者不用退出原理图,设计程序再进入,PCB,板设计程序。,(2),提供了混合电路仿真功能，为设计者检验原理图电路中某些功能模块的正确与否提供了方便。,(3),提供了丰富的元件库及库文件的集成化组织管理，并且为设计新的器件封装提供了封装向导程序，简化了封装设计过程。,(4),提供了层次原理图设计方法，支持“自上向下”的设计思想，使大型电路设计的工作组开发方式成为可能。,(5),提供了强大的查错功能。原理图中的,ERC(,电气法则检查,),工具和,PCB,图的,DRC(,设计规则检查,),工具能帮助设计者更快地查出和改正错误。,(6),全面兼容,Protel,系列以前版本的设计文件。并提供了与,OrCAD,格式文件的转换功能。,(7),提供了全新的,FPGA,设计的功能，这是以前的版本所没有提供的功能。,Protel DXP,概述,Protel DXP,概述,一、,PCB,板设计的工作流程,通常情况下，从接到设计要求书到最后制成,PCB,图，主要经过以下几个步骤来实现。,1.,方案分析,这个步骤并不是,Protel DXP,的操作内容，但是对每个,PCB,板设计来讲又是必不可少的。方案分析的任务决定原理图电路如何设计，同时也影响到,PCB,板如何规划。,2.,电路仿真,在设计电路原理图之前，有时候会对某一部分电路设计并不十分确定，因此需要通过电路仿真来验证。同时电路仿真还可以用于确定电路中某些重要器件的参数。,3.,设计原理图元件,虽然,Protel DXP,提供了丰富的原理图元件库，但是并不可能将所有的元件都收到这些库中。如果发现元件库中没有所需要的元件，可以动手设计原理图元件，建立自己的元件库。将所有动手设计的元件都放在自定义库中是一个好习惯。,Protel DXP,概述,4.,绘制原理图,在找到所有需要的原理图元件后，可以开始原理图的绘制。根据具体电路的复杂程度决定是否需要使用层次原理图。完成原理图设计后，需要利用,ERC(,电气法则检查,),工具查错。找到出错的具体原因后，修改原理图电路，重新查错，真到没有原则性的错误为止。,5.,设计元件封装,与原理图元件库一样，,Protel DXP,也不可能提供所有元件的封装。如果发现元件封装库中没有所需要的元件，这时候可以自己动手设计元件封装。建立自己的元件封装库，将所有设计的元件封装都放在元件封装库中，以便在今后的设计工作中使用。,6.,设计,PCB,板,在确认原理图没有错误之后，就可以开始,PCB,板的绘制工作了。首先根据系统设计和工艺要求，绘出,PCB,板的轮廓，并确定,PCB,的工艺要求,(,如使用几层板，加工精度等,),。然后将原理图传输到,PCB,板中，在网络表、设计规则和原理图的引导下布局和布线。最后利用,DRC(,设计规则检查,),工具查错。,Protel DXP,概述,二、初识,Protel DXP,集成环境,Protel DXP,集成环境,(Design Explorer),是用户和,Protel DXP,打交道的地方，所有,Protel DXP,功能都是从这个环境中启动的。,Protel DXP,的集成环境和以前各个版本的集成环境有所不同，如图,6.1,所示。,Protel DXP,采用的是类似,Windows XP,风格的界面。,当用户创建设计文档的时候，可以在各个文档之间随意切换，,Protel DXP,会自动显示与当前文档对应的系统菜单和工具条。,Protel DXP,窗口右下角的面板控制条,(Panel control),中显示着各个面板,(Workplace panel),的名字，单击面板控制条中的面板名，对应的面板就会显示出来。这时候可以将它们移动、改变大小或者停靠在窗口四周。当有多个面板停靠在同一位置时，它们会自动合成一个大面板，可以单击下面的选项以显示,(,也可以称作激活,),相应的面板。,1. Protel DXP,菜单栏,Protel DXP,的菜单栏是用户启动和优化设计的入口，它具有命令操作、参数设置等功能。用户进入,Protel DXP,，首先看到的菜单有：,File,、,View,、,Project,、,Window,和,Help 5,个下拉菜单。,Protel DXP,概述,图,6.1 Protel DXP,主窗口,1) File,菜单,File,菜单主要用于文件的新建、打开和保存等，下面介绍,File / New,命令，如图,6.2,所示。,图,6.2 File,菜单,Schematic,：启动原理图设计程序，进行原理图的绘制工作。,VHDL Document,：启动,VHDL,文件的编写程序。,PCB,：启动印制电路板的设计程序。,Schematic Library,：启动原理图元件库编辑程序。,PCB Library,：启动,PCB,封装库编辑程序。,PCB Project,：新建一个空的印制电路板,(PCB),工程项目，在该项目中可以添加原理图的绘制、,PCB,印制板的设计和,VHDL,程序的编写设计文件。,FPGA Project,：启动现场可编程门阵列项目设计工程，在其中也可以添加原理图的绘制、,PCB,的设计和,VHDL,程序的编写设计文件。,Integrated Library,：启动集成化库文件的管理程序。在,Protel DXP,的元件库里集成了元件的原理图符号、,PCB,封装形式、,SPICE,仿真模型和信号完整性模型。,Protel DXP,元件库的集成化管理，在很大程度上方便了用户查看元件封装、进行电路仿真和信号完整性分析。,Embedded Project,：启动嵌入式系统工程项目设计程序，在其中也可以添加原理图的绘制、,PCB,的设计、,VHDL,程序的编写设计文件。,Text Document,：启动一个文本文件编辑程序。,CAM Document,：启动一个,CAM(,计算机辅助制造,),文件生成程序。,Protel DXP,概述,Protel DXP,概述,2) View,菜单,View,菜单用于工具栏、状态栏和命令行的管理，并控制各种工作窗口面板的打开和关闭，如图,6.3,所示。,3) Project,菜单中各选项主要用于整个设计,工程的编辑、分析和版本控制，当尚未打开任,何工程时，,Project,下拉菜单中除,Add Existing,Project,、,Add New Project,、,Version Control,选,项外，其他选项为灰色，处于不可用状态，如,图,6.4,所示。,图,6.3 View,菜单,图,6.4 Project,菜单,Protel DXP,概述,Protel DXP,引入设计工程的概念，在印刷电路板的设计过程中，一般先建立一个工程文件，该文件扩展名为,.Prj*(,其中“*”是由所建工程项目的类型决定的,),。该文件只是定义工程中的各个文件之间的关系，并不将各个文件包含于内，在设计工作过程中，建立的原理图、,PCB,等的文件都以分立文件的形式保存在计算机中。有了工程文件这个联系的纽带，同一工程中的不同文件可以不必保存在同一文件夹中。在查看文件时，可以通过打开工程文件的方式看见与工程相关的所有文件，也可以将工程中的单个文件以自由文件的形式单独打开。,当然，也可以不建立工程文件，而直接建立一个原理图文件或者其他单独的、不属于任何工程的自由文件，这在以往版本的,Protel,中是不能实现的。,2. Protel DXP,的文件管理,Protel DXP,将所有的设计文档存为独立的文件，可以使用,Windows,资源管理器找到它们。工程文件中包含指向它们的链接和必要的工程维护信息。,在,Protel DXP,中，设计文档的扩展名不再沿用以前的扩展名，参见表,6-1,。,Protel DXP,概述,设计文档,扩展名,设计文档,扩展名,原理图文件,.SchDoc,VHDL,设计文件,.Vhd,原理图元件库文件,.SchLib,FPGA,设计项目文件,.PrjFpg,PCB,板文件,.PcbDoc,辅助制造工艺文件,.Cam,PCB,元件库文件,.PcbLib,纯文本文件,.Txt,PCB,工程项目文件,.PrjPCB,集成库项目文件,.LibPkg,表,6-1 Protel DXP,设计文档扩展名,1),创建工程,运行,Protel DXP,，执行菜单命令,File | New | PCB Project,，如图,6.5,所示。执行了这个命令后，,Protel DXP,就创建了一个空的,PCB,工程，并使用了缺省的名字，从集成环境左侧的,Project,面板中可以看到这个空的工程，如图,6.6,所示。,执行菜单命令,File | Save Project As,，选择合适的路径和文件名，将此工程存盘。,Protel DXP,概述,图,6.5 Protel DXP,菜单,图,6.6,新建的空工程,Protel DXP,概述,2),加入新文件,上面创建的是空工程，现在需要往这个工程中添加文件，可以添加的文档类型很多，有原理图、原理图库、,PCB,图、,PCB,库和,VHDL,文档等。详细的内容会在以后各章讲解，这里只演示添加一个原理图文档。,执行菜单命令,File | New | Schematic,，,Protel DXP,就会直接在当前工程中添加一个空的原理图文档，并且使用缺省的文件名，如图,6.7,所示。可以将这个文档重新命名保存。,图,6.7,加入空的原理图文档,Protel DXP,概述,3),从工程中去除文件,在工程面板中右键单击欲删除的文件，在弹出的菜单中选择,Remove from Project,选项，并在弹出的提示对话框中单击 按钮，如图,6.8,所示，即可将此文件从当前的工程中删除。,图,6.8,确认删除的对话框,4),将文件加入工程,自由文档也可以加入工程中。在工程面板中，右键单击欲加入工程的文档，在弹出的菜单中选择,Add to Project,选项即可,原理图的设计,电路原理图是整个电路设计的灵魂所在，它除了可以表达电路设计者的设计思想外，在印制电路板的设计过程中，还提供了各个元器件连线的依据。只有一张正确的原理图才有可能生成一块具备指定功能的,PCB,印制电路板。只有美观的原理图，才能清晰准确地反映设计者意图，方便日常交流。因此，学会绘制正确、美观、清晰的原理图是非常重要的。,一、原理图的设计流程,印制电路板设计是从绘制电路原理图开始的，在整个设计过程中这一步有着举足轻重的作用。一张正确、美观、清晰的电路原理图不但可以准确表达电路设计者的设计思想，同时还可为后面的印制电路板的设计工作打好基础。,在,Protel DXP,中，电路原理图的设计大致分为,6,个步骤，如图,6.9,所示。,图,6.9,原理图设计流程图,1.,设置原理图选项,在这一步中，可以根据个人的绘图习惯、公司单位的标准化要求以及图纸可能的大小，设置原理图图纸的大小、方向、标题栏的外观参数，另外用户还要设置原理图的设计信息，诸如公司名称、设计人姓名、设计以及修改日期等项目。,2.,载入所需元器件库,Protel DXP,拥有涵盖众多厂商、种类齐全的元件库，但并非每一个元件库在用户的设计中都会用到。装入所需元件库就是将用户设计中需要用到的元器件库载入当前系统，以便在绘图过程中随时查找和取用库中的元器件。,3.,放置元器件,从装入的元件库中选定所需的各种元器件，将其逐一放置到已建立好的工作平面上，然后根据美观清晰的设计要求，调整元件位置，并对元件的序号、封装形式和显示状态等进行定义和设置，以便为下一步的布线工作打好基础。,4.,原理图布线,将放置好的元器件各管脚用具有电气意义的导线、网络标号、总线、输入输出端口等连接起来，使各元件之间具有用户所设计的电气连接关系。,原理图的设计,原理图的设计,5.,检查、调整和修改,用户利用,Protel DXP,所提供的各种校验工具，根据设定规则对前面所绘制的原理图进行检查，并做进一步的调整和修改，以保证原理图正确无误。,二、原理图设计的基本原则,原理图就是元件的连接图，其本质内容有两个：元件和连线。它们分别代表着实际电路中的元件和连线。不同的是实际元件有着很多的特性和参数，而在绘制原理图的时候，我们所关心的仅仅是引脚。所以，在绘制原理图的时候，应该注意原理图的本质内容,元件及连接，重点考虑如何正确地完成元件的连接，同时使得绘制出的原理图清晰易懂。,一张好的原理图，不但要求没有错误，还应该美观、信号流向清晰、标注清楚和可读性强。这就首先要求在创建原理图库的时候，把元件库建得比较规范。规范的元件库必须遵循如下统一的引脚排列规则。,(1),电源引脚放在元件上部，地线引脚放在元件下部。,(2),输入引脚放在元件左边，输出引脚放在元件右边。,(3),功能相关的引脚靠近排列，功能不相关的引脚保持一定间隙。,原理图的设计,这样的元件摆在原理图上，原理图可读性强、美观，并大大减少连线绕来绕去的现象。在绘制原理图时，也应该遵循如下类似的规则。,(1),顺着信号的流向摆放元件。,(2),同一个功能模块中的元件靠近放置。,(3),电源线在上面，地线在下面，或者电源线与地线平行走。,三、原理图的绘制,1.,设置原理图选项,绘制电路原理图时，首先要设置电路图纸，也就是要设置电路图纸的图纸方向、幅面尺寸、标题栏、边框底色和文件信息等各种参数和相关信息。,1),定义图纸外观,设置图纸参数可按照以下步骤进行。,执行菜单命令,Design | Options,，出现如图,6.10,所示的设置图纸属性对话框。,原理图的设计,图,6.10,设置图纸属性对话框,原理图的设计,在此对话框中，主要可以设置图纸尺寸、图纸方向、图纸标题栏、显示标题栏、显示参考边框、显示图纸模板图形、图纸显示栅格、跳跃栅格和自动寻找电气节点等选项。其中，,Snap(,跳跃栅格,),项设置将影响放置原理图中移动的最小步长，设定值的默认单位是,mil,，即,1/1000,英寸，,1000 mil=2.54 cm,。,Visible(,可视栅格,),设置图纸上实际显示的栅格的距离，默认单位为,mil,。这里将两项的值均设定为“,10”,。选中,Electrical Grid(,自动寻找电气节点,),项时，系统在绘制导线时会以,Electrical Grid,栏中的设定值为半径，以鼠标箭头为圆心，向周围搜索电气节点。如果找到了此范围内最近的节点，就会把光标移到该节点上，并在该节点上显示出一个“,”,。图中显示的设定值为“,8”,，单位为,mil,。注意电气捕捉栅格的大小应该略小于跳跃栅格的大小，只有这样才能准确地捕获电气节点。,2),填写图纸设计信息,单击图,6.10,中对话框顶部的标签，即可打开设置图纸设计信息对话框，如图,6.11,所示。,原理图的设计,图,6.11,设置图纸信息对话框,原理图的设计,2.,装入元器件库,绘制原理图的过程就是将表示实际元器件的符号，用表示电气连接的连线或者网络标号等连接起来。第一步要做的就是在图纸上放置元器件符号，,Protel DXP,作为专业的计算机辅助电路板设计软件，常用元器件的原理图符号都可以在,Protel DXP,的元器件库中找到，用户只须在元器件库中调用所需元器件，而不需要逐个去画元器件符号。,Protel DXP,的元器件库中的元器件数量是庞大的，但同时分类也是非常明确的，它的一级分类主要是以元器件厂家分类，在厂家分类下面又以元器件种类,(,如微控制器类、,A/D,转换芯片类,),进行二级分类。针对特定的设计工程，用户可以只调用几个需要的相应元器件厂商中的二级库，这样做可以减轻系统运行负担，加快运行速度。也就是说，如果用户想直接利用,Protel DXP,现成的元器件库，就应该知道想要的元器件放在,Protel DXP,的元器件库的哪个二级库中，并将该二级库载入系统。,装入元器件库，参考图,6.7,，执行菜单命令,Design | Add/Remove Library,，出现如图,6.12,所示的,Add/Remove Library(,添加、移除元器件库,),对话框，装入所需的元件库或移出不需要的元件库。系统默认的已经装入了两个库，一个是常用电气元器件杂项库,(Miscellaneous Devices.IntLib),，另一个是常用接插件库,(Miscellaneous Connectors.IntLib),。,原理图的设计,Protel DXP,自带的库文件与以往版本,Protel,的库文件有所不同，是全新的集成库,(Integrated Libraries),，它的后缀名不再是,.1ib,或者,.ddb,，而 是,.IntLib(Integrated Libraries),。所谓集成就是同一个库文件中可以同时包含元器件的原理图符号、,PCB,封装、,SPICE,仿真模型和信号完整性分析模型的相关信息，所包含信息在库文件面板中都会有所示，如图,6.13,所示。,图,6.12,添加、移出元器件库对话框,图,6.13 Libraries,选项卡,在这个面板中从上到下，依次显示以下信息：元器件库名、元件列表、原理图符号、元件的相关模型,(,封装、用于信号分析和电路模拟的数学模型等,),和封装预览。,3.,放置元器件,当将所需用到的元器件库装入设计系统后，就可以从装入的库中取用元器件并把它们放置到图纸上了。,1),利用库文件面板放置元器件,(1),打开库文件面板，如图,6.13,所示。,(2),装入原理图所需的元器件库。,(3),打开元件所需的元件库，如图,6.14,所示。,(4),在该元件库中选定所需元件，如图,6.15,所示。,(5),放置元件到工作平面上。此时系统仍处于放置元件状态，且鼠标指针上仍 然有一个待放的元器件虚影，再次单击鼠标左键就会在工作平面中鼠标指针的当前位置放置另一个相同的元件。按鼠标右键可退出该命令状态，这是系统才允许执行其他命令。,原理图的设计,原理图的设计,图,6.14,选择所需元件库,图,6.15,选择所需元件,2),利用菜单命令放置元件,(1),装入所需的元件库。,(2),执行菜单命令,Place | Part,，出现如图,6.16,所示的对话框。其中,Lib Ref,栏中填写所需放置的元器件在库中的名称，,Designator,栏中填写即将放置的元器件在当前原理图中的编号，,Comment,栏中填写元器件的描述信息，,Footprint,栏中填写放置的元器件的封装代号。,原理图的设计,图,6.16,放置元器件对话框,(3),如果不知道所要放置的元器件在元器件库中的确切名称，但大致知道在已装入的某个库中，则可以单击,Lib Ref,栏右侧的浏览符号后，在浏览元器件库窗口中查看，找到所需元器件后单击,OK,按钮即可，如图,6.17,所示。,图,6.17,浏览元器件库对话框,原理图的设计,4.,元器件的删除,执行菜单命令,Edit | Delete,后，将光标移到所要删除的元件上，单击鼠标左键即可。如想退出删除命令状态，单击鼠标右键。删除一个元件也可以先选中该元件，此时元件的周围会出现虚线框，然后按键盘上的,Del,键即可完成删除工作。,5.,编辑元件属性,放置好元件后，我们还要对元件的属性进行编辑。元件的属性主要包括元件的序号、封装形式、管脚好定义等。,执行菜单命令,Edit | Change,或用鼠标左键双击所要编辑的元件，会弹出如图,6.18,所示的对话框。根据要求可编辑元件的各种属性。,图,6.18,元件属性编辑对话框,原理图的设计,(1) Designator,：元件序号，输入元件在图纸上的序号。选中其右边的,Visible,复选框，元件序号将在原理图上显示。,(2) Comment,：注释，用于补充说明元器件有关信息。,(3) Lib Ref,：元件在库中的名称,(,不允许修改,),。,(4) Library,：元器件所属的元器件库的名称。,(5) Unique Id,：元器件的唯一编号，由系统随机给定，一般不需修改。,(6) Sub-Design,：子设计，通常用于定位和说明可编程器件的子设计文件位置和名称。,(7) Graphical,：精确定位元器件在原理图中的坐标和旋转角度。,在对话框右上边的,Parameter list for *,栏中：,(1) Class,：元器件类型。,(2) Manufacturer,：元器件生产厂商。,(3) Published,：元器件模型发行日期。,(4) Publisher,：元器件模型发行组织。,(5) SubClass,：元器件子类型。,(6) Value,：元器件参数大小，在这里填写元件的标称值，并选中,Visble,前面的复选框，这样在原理图中将显示该元件的标称值大小。,在对话框右下方的,Model list for *,栏中，显示元器件的仿真模型、,PCB,封装模型和信号的完整性模型等。,设置结束后，单击按钮即可。,6.,绘制电路原理图,将元件放置在图纸上后，就可以进行布线了。所谓布线，就是在放置好的各个元器件之间，按照设计要求建立电气连接关系。,绘制电路原理图的方法主要有,3,种。,(1),利用绘制电路原理图布线工具栏,(Wiring),如图,6.19,所示。,(2),利用菜单命令。执行,Place,菜单下的各个命令选项。,(3),利用快捷键。,原理图的设计,图,6.19,原理图布线工具栏,1),绘制电路原理图布线工具栏,下面介绍绘制电路原理图布线工具栏中各个按钮的功能和对应的菜单选项。,：绘制导线，对应的菜单选项,Place | Wire,。,：绘制总线，对应的菜单选项,Place | Bus,。,：绘制总线分支线，对应的菜单选项,Place | Bus Entry,。,原理图的设计,：设置网络标号，对应的菜单选项,Place | Net Label,。,：绘制电源及接地符号，对应的菜单选项,Place | Power Port,。,：放置元件，对应的菜单选项,Place | Part,。,：放置方块电路图，对应的菜单选项,Place | Sheet Symbol,。,：放置方块电路图输入输出端口，对应的菜单选项,Place | Add Sheet Entry,。,：放置电路输入输出端口，对应的菜单选项,Place | Port,。,：放置电路接点，对应的菜单选项,Place | Junction,。,：放置忽略电路法则测试点，对应的菜单选项,Place | No ERC,。,：放置,PCB,布线规则，对应的菜单选项,Place | PCB Layout,。,2),电源及接地符号工具栏,电源及接地符号有很多种，,Protel DXP,提供了专门的电源及接地符号工具,(Power Object),，如图,6.20,所示。其中有,12,种不同的形状可供选择。执行菜单命令,View | Toolbars | Power Objects,，即可显示该工具栏。,图,6.20,电源及接地符号工具栏,原理图的设计,3),绘图工具栏,Protel DXP,提供了功能强大的绘图工具,(Drawing),。使用绘图工具,(Drawing),可以方便地在原理图上绘制直线、曲线、圆弧和矩形等图形来对原理图进行进一步的修饰、说明。需要说明的是，用绘图工具栏,(Drawing),绘制的图形主要起标注的作用，并没有任何电气含义，这是绘图工具栏,(Drawing),和布线工具栏,(Wiring),的关键区别。,绘图工具栏各按钮的功能如图,6.21,所示。通过,Place | Drawing Tools,菜单命令也可以找到绘图工具栏上各个按钮所对应的选项。,图,6.21,绘图工具栏,原理图的设计,四、电路原理图绘制实例,这一节通过绘制电源电路这个实例，进一步掌握绘制电路原理图的方法。电源电路是基本的电子电路，绝大部分电子系统都离不开电源电路。这里举出电源电路的例子是比较简单的，仅提供,12V,，,+5V,等,3,种电压输出。,1.,在工程项目中创建新的电路原理图文件,执行主菜单命令,File | New | PCB Project,，新建一个工程项目文件包，并保存为,Power.PrjPCB,。再在,Power.PrjPCB,工程项文件包中执行菜单命令,File | New | Schematic,，新建一个原理图文件,Power.SCHDOC,。,2.,设置原理图选项，装入元器件库,根据原理图元件的数量确定图纸尺寸。执行菜单命令,Design | Options,选择,A4,尺寸图纸。,根据原理图元件类型，加载元器件库。执行菜单命令,Design | Add/Remove Library,，加载常用电气元器件杂项库,Miscellaneous Devices.IntLib,和常用接插件库,Miscellaneous Connectors.IntLib,，而三端集成稳压元件可以在,ST Power Mgt Voltage Regulator.IntLib,库中找到。这是,ST,公司的常规电源器件，使用其他公司的常规电源器件库而是可以的。,原理图的设计,3.,放置元件,原理图中分别有插接件,HEADER4,、整流桥,BRIDGEl,、电解电容,CAP POL1,、普通电容,CAP,和三端集成稳压元件,L7805CP,、,L7812CV,、,L7912CV,等。一般变压器是不安装在,PCB,板上的，所以这里也没有画变压器，而是用一个插接件代替，变压器的输出连接到这个插接件就可以了。,4.,电路连线，添加电路输入输出端口和接地标号,注意：连线的起始点和终止点与元件引脚相连时，必须接在元件引脚的端点上。,5.,文件存盘,至此电源原理图绘制结束，如图,6.22,所示。,图,6.22,电源原理图,五、生成各种报表,原理图的设计,在设计的过程中，出于存档、对照、校对以及交流等目的，总希望能够随时输出整个设计工程的相关信息。,Protel DXP,对此给予了充分的考虑，它除了可以生成一般的电路网络表以外，还将设计过程中的修改、整个工程中的元器件类别和总数以多种格式输出保存及打印。,1.,生成元器件报表,当一个项目完成设计后，紧接着就要进行元器件的采购了。对于比较大的设计项目，元器件种类很多、数目庞大，同种元器件封装形式可能还会有所不同，,Protel DXP,提供了专门的工具可以很轻松地完成这一工作。具体操作如下。,(1),打开图,6.22,所示原理图,Power.SCHDOC,。,(2),执行菜单命令,Reports | Bill of Material,，系统会弹出如图,6.23,所示的元件清单对话框。从图中可得到每个元件的标识、库名称、元件类型描述、封装名称和元件参数等信息。,(3),在元件清单对话框中，单击下方各按钮，可以生成各种元件报表。,原理图的设计,图,6.23,元件清单对话框,原理图的设计,2.,生成网络表,绘制原理图的最主要目的是为了将设计电路转换成一张有效的网络表，以供其他后续处理程序,(,如,PCB,制作,),使用。网络表的主要内容为原理图中各元件的数据,(,标识、元件参数与封装信息,),以及元件之间网络连接的数据。,执行菜单命令,Design | Netlist | Protel,，在项目管理器中会自动生成一个以“,.NET”,为扩展名的文件。如图,6.24,所示。,图,6.24,网络表文件,原理图的设计,六、原理图设计常见问题和使用技巧,1.,元件命名注意事项,每个元件在原理图中都有一个唯一的名字，称为元件标识,(Designator),。元件标识必须是全局唯一的，否则在生成网络表时就会出现错误。给元件命名时，元件名不要太长，不要含有符号“,_”,，编号中不要有空格。,2.,在库中查找元件,由于,Protel DXP,提供了非常丰富的元件库，有时候想知道所需要的元件在哪个库中也不是一件容易的事情，特别是某些不太常用的器件，更是不容易找到它们的确切位置，所以,Protel DXP,提供了元件查询功能。,在原理图编辑状态下，执行菜单命令,Tools | Find Component,，这时会弹出如图,6.25,所示的查询库元件对话框。对话框中显示的,Search,项，主要用于设置查找参数，如查找的元件信息、库的查询路径等。图中各项主要功能如下。,原理图的设计,图,6.25,查找库元件对话框,原理图的设计,Scope,分组栏：设置查询范围。,Available Libraries,：在打开的库中查询。,Libraries on Path,：在右侧指定的路径下查询。,Path,：指定欲查询的路径，一般指定在,Protel DXP,库文件存放的目录。,File Mask,：文件过滤器，一般使用缺省值“*,.*”,。,Search Criteria,：设定查询方式。,：选中此项后，查找元件时就会在指定的库中按照指定的元件名称进行查找。在电子器件的命名中，一般中间几位数字是元件型号，前面的几位字母是生产厂家的代号，后面加上的数字或者字母是后缀，数字一般表示工作参数，字母常常表示封装形式。,：选中此项，就会在元件的,Description,属性中查找。,：选中这两项，就会在元件的,Model,属性中查找。,设置好选项后，单击,Search,按钮就开始查找，并自动转到,Results,选项卡，如图,6.26,所示。,原理图的设计,图,6.26 Results,选项卡,原理图元件库的制作,Protel DXP,自带了非常丰富的原理图元件库，除了继承以前,DOS,版本下的原理图元件库之外，又增加了,Altera,、,AMD,和,Maxim,等数十家电子元件生产厂家和公司的原理图元件库。这些元件库几乎收录了电子线路设计中所有常用的器件，但是在电子线路设计过程中，常常会出于以下各种原因，需要创建和修改原理图元件库。,(1),现有的原理图元件库中找不到所需的元件电气符号。,(2),原理图元件库里的元件与,PCB,封装库里的元件引脚编号不一致。,(3),原理图元件库里的元件电气符号偏大，希望修改该元件的电气符号图形以使原理图更紧凑、更美观。,一、原理图元件的组成,原理图元件,(,以后简称为元件,),由两大部分组成：用以标识元件功能的标识图和元件引脚。,1.,标识图,标识图仅仅起着提示元件功能的作用，并没有什么实质作用。实际上，没有标识图或者随便绘制标识图都不会影响原理图的正确性。但是，标识图对于原理图的可读性具有重要作用，直接影响到原理图的维护，关系到整个工程的质量。因此，应该尽量绘制出直观表达元件功能的元件标识图。,2.,引脚,引脚是元件的核心部分。元件图中的每一根引脚都要和实际元器件的引脚对上号，而这些引脚在元件图中的位置是不重要的。每一根引脚都包含序号和名称等信息。引脚序号用来区分各个引脚，引脚名称用来提示引脚功能。引脚序号是必须有的，而且不同引脚的序号不能相同，如图,6.27,所示。,原理图元件库的制作,图,6.27,原理图元件示例,二、原理图元件的绘制过程,为一个实际元件绘制原理图库时，为了保证正确和高效，一般建议遵循以下步骤。,1.,收集必要的资料,所需收集的资料主要包括元件的引脚功能。这个工作一般来说困难不太大，但是某些初学者可能会感觉不知如何下手。如果是常用的元器件，可以从电子设计类的书中查找，也有很多这样的专门参考手册，如,CMOS,集成电路大全,、,TTL,集成电路参考手册,等。如果该元件不是很常见，可以到此,原理图元件库的制作,器件的供应商的网站上去寻找，一般供应商都会提供他们的产品手册，手册中会含有产品的详细介绍，包括引脚功能。如果仍然没有找到，可以采用搜索引擎查找。目前，国内有一个比较好的搜索站点：,WWW.21IC.com,。如果可以访问国外站点，,WWW,也非常不错。如果这个元件根本就不是广泛使用的标准器件，比如一些非标准的多路开关、继电器等，只能先买回器件，用万用表测出各个引脚的功能，再为其绘制原理图库了。,2.,绘制元件标识图,如果是集成电路等引脚较多的元件，因为功能复杂，不可能用标识图表达清楚，往往是画个方框代表。如果是引脚较少的分立元件，一般尽量画出能够表达元件功能的标识图，这对于电路图的阅读会有很大帮助。,3.,添加引脚并编辑引脚信息,在绘制好的标识图的合适位置添加引脚，此时的引脚信息是由,Protel DXP,自动设置往往不正确，需要手工编辑修改为合适的内容。,原理图元件库的制作,三、绘制元器件原理图符号的常用工具,1.,元器件绘制工具栏,元器件绘制工具栏如图,6.28,所示。,元器件绘制工具栏中各个按钮的功能如下。,：绘制直线,(Line),。,：绘制贝塞尔曲线,(Bezier),。,：绘制椭圆弧,(Elliptical Arc),。,：绘制多边形,(Po1ygon),。,：标注文字,(Text Strine),。,：新建元器件,(Component),。,：在当前编辑的元器件中添加子件,(Component Part),。,：绘制矩形,(Rectangle),。,：绘制圆角矩形,(Round Rectangle),。,：绘制椭圆,(Ellipse),。,：粘贴图片,(Graphic Image),。,：阵列粘贴图件,(Array Placement),。,：绘制元器件引脚,(Pin),。,图,6.28,元器件绘制工具栏,原理图元件库的制作,这些按钮的功能也可以通过执行菜单,Place,中的相应命令来实现。,下面两条,Place,菜单中的命令在绘制元器件工具栏中没有对应的按钮。,Place | Arc,：画圆弧。,Place | Pie Chart,：画圆饼图。,2. IEEE,符号工具栏,打开或关闭,IEEE,符号工具栏可以执行菜单命令,View | Toolbars | Sch LibIEEE,。图,6.29,所示的是,IEEE,符号工具栏。,IEEE,符号工具栏中各个按钮的功能如下。,：放置低电平触发符号,(Dot),。,：放置信号左向传输符号,(Right Left Signal Flow),。,：放置时钟上升沿触发符号,(Clock),。,：放置电平触发输入符号,(Active Low Input),。,：放置模拟信号输入符号,(Analog Signal In),。,：放置无逻辑性连接符号,(Not Logic Connection),。,：放置延时输出的符号,(Postponed Output),。,：放置具有开集极输出的符号,(Open Collector),。,：放置高阻抗状态符号,(HiZ),。,图,6.29 IEEE,符号工具栏,原理图元件库的制作,：放置大电流符号,(High Current),。,：放置脉冲符号,(Pulse),。,：放置延时符号,(Delay),。,：放置多条,I/O,线组合符号,(Group Line),。,：放置二进制组合的符号,(Group Binary),。,：放置低触发输出符号,(Active Low Output),。,：放置符号,(Pi Symbol),。,：放置大于等于符号,(Greater Equal),。,：放置具有提高电阻的开集极输出符号,(Open Collector PullUp),。,：放置开射极输出符号,(Open Emitter),。,：放置具有电阻接地的开射极输出符号,(Open Emitter PullUp),。,：放置数字信号输入符号,(Digital Signal In),。,：放置反向器符号,(Inverter),。,：放置双向信号流符号,(Input Output),。,：放置信号数据左移传输符号,(Shift Left),。,：放置小于等于符号,(Less Equal),。,：放置符号,(Sigma),。,原理图元件库的制作,：放置司密特触发输入特性的符号,(Schmitt),。,：放置数据右移的符号,(Shift Right),。,IEEE,符号工具栏中各个按钮的功能也可以通过菜单命令,Place | IEEE Symbols,来实现。,Place | IEEE Symbols,菜单中有以下,3,条命令，在,IEEE,符号工具栏中没有对应的按钮。,Place | IEEE Symbols | Or Gate,：或门。,Place | IEEE Symbols | And Gate,：与门。,Place | IEEE Symbols | Xor Gate,：或非门。,四、原理图库绘制实例,1.,创建新的原理图库,(1),执行菜单命令,File | New | Schematic Library,，新建一个原理图库文件。,(2),单击主工具栏中的 按钮，在保存文件对话框中命名，并保存该库文件。此时在工程,Projects,面板中会出现该文件名，如图,6.30,所示。,原理图元件库的制作,图,6.30,新建原理图库编辑窗口,原理图元件库的制作,2.,绘制稳压二极管,(1),执行菜单命令,Tools | New Component,，在弹出的对话框中输入新元件的名字,DZENER,，如图,6.31,所示，确认后即可编辑新元件。,编辑区中的十字线交叉点是此元件的基准位置，元件中的坐标都是以这一点为基准的。,(2),用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，绘制稳压二极管的外形标识图，如图,6.32,所示。,图,6.31,设置新元件名,图,6.32,稳压二极管外形,如果发现不能画斜线，可以在画线的同时,(,不释放鼠标,),按一下或多下空格键切换画线模式。, 鼠标光标移动有两种模式：步进模式和平滑模式。步进模式光标只能,原理图元件库的制作,在网格上一格一格地跳，平滑模式光标可按最小间隔为,1 mil,平滑移动。可使用菜单,View | Grids | Toggle Snap Grid,命令设置步进模式；使用菜单,View | Grids | Set Snap Grid,命令设置平滑模式。, 修改线宽。用鼠标双击刚绘制好的外形连线，弹出线条的属性对话框，单击所示。单击,Line Width,下拉列表框，可选择合适的线宽。,(3),添加引脚。在绘图工具栏中用鼠标单击 按钮，为元件添加引脚。在放置引脚的过程中，空格键控制引脚的旋转，,X,键控制引脚沿,X(,水平,),方向翻转，,Y,键控制引脚沿,Y(,垂直,),方向翻转。这时的引脚标号和引脚名称是初始值，应按实际的名称加以修改。引脚的两个端点是有区别的，其中一端连在元件体上，另一端为引出脚,(,有灰点一端,),。,(4),编辑引脚属性。双击某一引脚，弹出如图,6.33,所示的修改引脚属性对话框。对话框中,Designator,表示引脚标号,(,必须有,),；,Display Name,表示引脚名称；,Length,为引脚的长度；,Location X/Y,为引脚的位置；,Orientation,表示引脚的旋转角度。,(5),至此，稳压二极管绘制结束，保存。,原理图元件库的制作,图,6.33,修改引脚属性对话框,印制电路板,PCB,元器件库的设计,Protel DXP,提供了丰富的元器件封装形式供用户调用，但是随着电子工业的飞速发展，新型的元器件封装形式层出不穷，,Protel DXP,中的元器件,PCB,封装库总显得不够用。这时，可以针对新的元器件，来建立元器件,PCB,封装库。,封装就是元件的外形和引脚分布图。元件的封装信息主要包括两个部分：外形和焊盘。在,Protel,的元器件库中，标准的元器件封装、元器件的外观和焊盘的位置关系，是严格按照实际的元器件尺寸进行设计的，否则在装配电路板时有可能因焊盘间距不正确而导致元器件不能装到电路板上，或者因为外形尺寸不正确，而使元器件之间发生相互干涉，安装困难。,一、元件封装设计前的准备工作,在开始绘制封装之前，首先要做的准备工作是收集该元器件的封装信息。,封装信息的主要来源是生产厂家所提供的元器件用户手册。一般来讲手册中都有元器件的封装信息。如果手头上没有所需元器件的用户手册，可以上网或到图书馆去查阅。如果用以上方法也找不到元器件的资料，只能先把该器件买回来自行测量。为了量取正确的尺寸，必须有一些测量知识，还必须具备一点机械装配的知识。,在,PCB,板丝印层,(Top Overlay),上绘制的元器件轮廓是该元器件的顶视图。元器件的轮廓在放置元器件时非常有用，如果元器件的外形轮廓足够精确，可以一个紧挨一个摆放元器件，预留量不必太大。如果元器件轮廓画得太大，则浪费了,PCB,板的空间。如果画得太小，元件可能无法安装，,PCB,板将会报废。元器件的高度在绘制外形轮廓时没有体现出来，但安装时却不能不考虑。,同时，元器件引脚粗细和相对位置也是必须考虑的问题。,由于,PCB,板上的大部分指标都使用英制，因此应注意公英制的转换。它们之间的转换关系为：,1000 mil,2.54 cm,。,印制电路板,PCB,元器件库的设计,二、建立元器件,PCB,库,1.,新建,PCB,封装库,执行菜单命令,File | New | PCB Library,，新建一个,PCB,库文件。,2. PCB,库文件保存,单击主工具栏中的 按钮，在保存文件对话框中命名，并保存该库文件。此时在工程,Projects,面板中会出现该文件名，如图,6.34,所示。,印制电路板,PCB,元器件库的设计,图,6.34,元件封装编辑界面,3.,在新建的元器件封装库中新建元器件封装,执行菜单命令,Tools | New Component,，新建一个元器件封装。这时系统会弹出如图,6.35,所示的元件封装向导界面。在这里先不使用此向导，单击按钮取消元件封装向导，进入手工编辑环境，此时在库文件编辑器,PCB Library,面板中会出现一个默认名为,PCB COMPONENT_1-DUPLICATE,的空元件封装，如图,6.37,所示。我们单击,PCB,封装库编辑器面板中的按钮，更改封装名称。,印制电路板,PCB,元器件库的设计,图,6.35