第3章原理图库元件设计

第3章制作原理图元件第3章原理图库元件设计3.1元件及元件封装概述3.2创建新的元件库3.3原理图元件制作实例第3章制作原理图元件3.1元件及元件封装概述3.1.1元件概述1.原理图的组成原理图主要由两大部分组成：原理图元件和元件间的连线，其他内容都是辅助部分，如标注文字等。原理图元件代表实际的元器件，连线代表实际的物理导线。第3章制作原理图元件2.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。图3.1是Protel99SE提供的一个继电器的标识图。第3章制作原理图元件图3.1继电器标识图第3章制作原理图元件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。图3.2为A/D转换器TLC549的引脚图。引脚序号是必须有的，而且不能重复，引脚名称根据功能需要设置。第3章制作原理图元件图3.2原理图元件的引脚示例第3章制作原理图元件3.1.2原理图元件的制作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。第3章制作原理图元件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。第3章制作原理图元件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Protel99SE自动设置的，往往不正确，需要手工编辑修改为合适的内容。引脚排列应遵循以下规则：(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。第3章制作原理图元件3.2创建新的元件库3.2.1创建一个新的元件库制作元件和建立元件库是使用Protel99SE的元件库编辑器来进行的。用户可以创建一个新的元件库作为自己使用的专用库，把平时自己创建的新元件放置到这个专用库中，供绘制原理图时使用。第3章制作原理图元件执行【File】/【New】/【SchematicLibrary】命令，就可以进入原理图元件库编辑器工作界面，将其命名为“myProtel.lib”，如图3.3所示。第3章制作原理图元件图3.3元件库编辑器绘图工具栏IEEE工具栏主工具栏设计文件管理器窗口第3章制作原理图元件3.2.2元件库编辑器元件库编辑器与原理图设计编辑界面相似，主要由元件库编辑管理器、主工具栏、菜单、常用工具栏、编辑区等组成。不同的是在编辑区有一个十字坐标轴，而不是网格。元件库编辑器提供了两个重要的工具栏，即绘制图形工具栏和IEEE工具栏。第3章制作原理图元件图3.3是元件库编辑器的编辑界面，整个编辑器可以分为以下几个部分：(1)主菜单。编辑器的主菜单主要是给设计人员提供编辑、绘图命令，以便于创建一个新元件。(2)元件编辑区(ComponentsEditorPanel)。元件编辑区主要用于创建一个新元件，将元件放置到工作平面上，用于更新元件库，添加或删除元件库中的元件等各项操作。第3章制作原理图元件(3)主工具栏(MainToolbars)。主工具栏为用户提供了各种图标操作方式，可以让用户方便、快捷地执行命令和各项功能，如打印、存盘等操作。(4)绘图工具栏(PlacementTools)。元件库编辑器提供的绘图工具同以往所接触到的绘图工具是一样的，它的作用类似于菜单命令“Place”，即在工作平面上放置各种图元，如线段、圆弧等。(5)元件库编辑管理器。元件库编辑管理器主要用于对元件库进行管理，如图3.4所示。第3章制作原理图元件图3.4元件库编辑管理器第3章制作原理图元件3.2.3绘图工具的使用与第2章介绍的原理图绘制一样，制作元件也可以用绘图工具来进行。常用的绘图工具包括一般绘图工具和IEEE工具。第3章制作原理图元件1.一般绘图工具栏图3.5为元件库编辑器中的绘图工具栏，通过【Place】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。绘图工具栏的打开与关闭可以通过执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【DrawingToolbar】来实现。第3章制作原理图元件图3.5绘图工具栏表3.1绘图工具栏的按钮及其功能第3章制作原理图元件第3章制作原理图元件2. IEEE工具栏图3.6为元件库编辑器中的IEEE工具栏，IEEE工具栏上的命令也对应【Place】菜单上【IEEESymbols】子菜单的各命令。IEEE工具栏的打开与关闭可以通过执行菜单命令【View】/【Toolbars】/【IEEEToolbar】来实现。第3章制作原理图元件图3.6IEEE工具栏第3章制作原理图元件表3.2IEEE工具栏的按钮及其功能第3章制作原理图元件第3章制作原理图元件3.3原理图元件制作实例3.3.1制作模拟元件1.制作稳压二极管制作稳压二极管的操作步骤如下：(1)在项目管理器面板中双击“myProtel.lib”文件，准备添加元件。第3章制作原理图元件(2)执行菜单命令【Tools】/【NewComponent】，弹出如图3.7所示的对话框。输入新元件名称“DZENER”，然后单击按钮，这时库里面会出现一个名为“DZENER”的空元件，如图3.8所示。第3章制作原理图元件图3.7设置元件名第3章制作原理图元件图3.8库中显示空元件名第3章制作原理图元件(3)用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，开始绘制线条，这时候鼠标变成十字形。在靠近基准位置的地方绘制出稳压二极管的外形，如图3.9所示(图中十字线为基准位置)。在绘制线条的过程中，如果发现不能绘制斜线，可以在画线的同时(不释放鼠标)按一下或者多下空格键切换画线模式。第3章制作原理图元件图3.9稳压二极管的外形第3章制作原理图元件(4)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，如图3.10所示。(5)在绘图工具栏中用鼠标单击按钮，为稳压管添加引脚。稳压二极管有两根引脚，刚添加的引脚如图3.11所示。第3章制作原理图元件图3.10线条的属性对话框第3章制作原理图元件图3.11添加引脚第3章制作原理图元件(6)编辑引脚属性。双击某一引脚，弹出如图6.20所示的修改引脚属性对话框。对话框中“Number”表示引脚标号，“Name”表示引脚名称。位置坐标“X/Y-Location”、旋转角度“Orientation”、颜色“Color”和隐藏“Hidden”等引脚属性。第3章制作原理图元件图3.12修改引脚属性对话框第3章制作原理图元件(7)在绘图工具栏中用鼠标单击按钮，根据光标提示依次选中稳压管三角形的三个端点，如图3.14所示。单击鼠标右键后，完成放置填充区工作。然后双击刚放置的填充区，在弹出如图3.15所示的对话框中选择适当的颜色。第3章制作原理图元件图3.13引脚修改之后的稳压二极管第3章制作原理图元件图3.14选择填充范围第3章制作原理图元件图3.15填充区颜色设置第3章制作原理图元件至此，稳压二极管的原理图元件已经制作完毕，如图3.16所示。图3.16制作完成后的稳压二极管第3章制作原理图元件2.制作变压器元件制作变压器元件的操作步骤如下：(1)同制作稳压二极管一样，执行菜单命令【Tools】/【NewComponent】，新建一个名称为“TRANS7”的元件。(2)绘制线圈中的半圆。用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，用鼠标左键依次选择弧的圆心、X方向半径、Y方向半径、圆弧起点和圆弧终点(沿顺时针方向)。第3章制作原理图元件(3)制作出变压器的标识图，如图3.17所示。(4)添加引脚。在标识图的适当位置添加引脚，并隐藏引脚名称，如图3.18所示。第3章制作原理图元件图3.17变压器的标识图第3章制作原理图元件图3.18添加引脚第3章制作原理图元件(5)添加同名端。变压器的同名端需要添加一个小圆点，IEEE符号工具箱中用鼠标单击(Dot)按钮，开始放置小圆圈，然后双击小圆圈，在属性对话框里将小圆圈的尺寸设置为“4”、线宽设置为“Medium”，颜色设置为黑色。至此，变压器原理图元件制作完成，如图3.20所示。第3章制作原理图元件图3.20变压器元件图第3章制作原理图元件3.3.2制作集成电路集成电路的制作与模拟分立器件不同，集成电路引脚比较多，需要对每个引脚的功能进行名称表达，而且引脚位置可以不固定，可根据原理图连线的需要随意放置。下面以高速D/A转换器TLC7528为例，介绍集成电路的制作过程。(1)新建一个名为“TLC7528”的元件。(2)绘制出如图3.21所示的元件标识图。用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，放置一个代表集成电路标识图的方框。第3章制作原理图元件图3.21集成电路标识图第3章制作原理图元件图3.22添加引脚第3章制作原理图元件(3)为TLC7528添加引脚，如图3.22所示。TLC7528有20根引脚，要正确设置每根引脚的功能名称和序号，千万不能出错，否则将来画的原理图和PCB都是错的，会造成不必要的损失。双击某根引脚，弹出对话框，在对话框中可进行引脚属性设置。引脚属性设置时注意以下技巧：①在设置引脚名称时，只要在字母后面加“\”，系统在名称上面就自动添加横线。如果要在多个字母上面加横线，需要在其中每个字母后面加“\”，如图3.23所示。第3章制作原理图元件图3.23引脚名称上加横线第3章制作原理图元件②在设置引脚名称时，只要在【pin】属性对话框中将【Dot】前面的复选框选上，就会在引脚根部加上小圆圈，如图3.24所示。在电路中，加小圆圈一般表示低电平有效。图3.24引脚上加圆圈第3章制作原理图元件③在设置引脚名称时，只要在【Pin】对话框中将【clk】前面的复选框选上，就会在引脚根部加上时钟标记，如图3.25所示。图3.25引脚上加时钟标记第3章制作原理图元件④在放置许多电气属性基本相同的引脚(如D0～D7)时，可使用阵列粘贴(按钮)功能。使用它可以一次绘制出多个电气属性相同的引脚。(4)移动引脚至集成电路标识图上。习惯上把数据总线“D0～D7”按顺序排列在一起。(5)调整标识图中的方框大小。至此，集成电路TLC7528制作完毕，如图3.26所示。第3章制作原理图元件图3.26TLC7528集成电路第3章制作原理图元件3.3.3制作电气图形符号电气图形符号与分立元件和集成电路不同，大部分电气图形符号是具体的电气设备(如电机、PLC、变频器等)、开关(如组合开关)或者低压电器(如接触器)等，它们不是固定在PCB上，而是固定在电气控制柜上。第3章制作原理图元件下面以西门子S7-200PLC为例，介绍电气图形符号的制作过程。(1)新建一个名为“PLC200”的元件。(2)绘制出如图3.27所示的PLC外形标识图。用鼠标单击绘图工具栏中的按钮，放置一个代表外形的方框，方框可画得大一些。第3章制作原理图元件图3.27PLC外形标识图第3章制作原理图元件(3)为PLC添加接线端子。S7-200PLC有52根接线端子，其中三组24个输入点：I0.0～I0.7、I1.0～I1.7、I2.0～I2.7，两组16个输出点：Q0.0～Q0.7、Q1.0～Q1.7，输入点与输出点分列在PLC两侧。打开端子(引脚)属性对话框，正确设置每个端子的名称，在图中再放置一PLC型号字符串。完整的PLC电气图形符号如图3.28所示。第3章制作原理图元件图3.28PLC图形符号第3章制作原理图元件操作实训题：完成以自己名字英文缩写为名的元件库：1.稳压二极管2.变压器元件3.TLC7528