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第2章电路原理图设计电路原理图设计电路图是人们为了研究及工程的需要，用约定的符号绘制的一种表示电路结构的图形。电路图分为电路原理图、方框图、装配图和印刷电路板等形式。在整个电子电路设计过程中，电路原理图的设计是最重要的基础性工作。同样，在AltiumDesignerSummer09中，只有在设计好原理图的基础上才可以进行印刷电路板的设计和电路仿真等。本章详细介绍了如何设计电路原理图、编辑修改原理图。通过本章的学习，掌握原理图设计的过程和技巧。电路原理图的设计步骤电路原理图设计是印刷电路板设计的基础。一般情况下，只有先设计好电路原理图，才能通过网络表文件来确定元器件的电器特性和电路连接信息，从而设计出印刷电路板。绘制电路原理图有两大原则：首先应该保证整个电路原理图的连线正确，信号流向清晰，便于阅读分析和修改；其次应该做到元件的整体布局合理、美观、实用。在AltiumDesignerSummer09系统中，绘制电路原理图需要进行以下步骤：1、创建原理图文件：在当前项目中创建原理图文件。2、配置工作环境：设置图纸的大小、方向和标题栏，也可以根据需要配置个性化的设计界面。3、放置电路元器件：在原理图图纸空间中添加电路所需的元件、其他电气对象和非电气对象。其中的元件可以从原理图库文件中获取，对于库中没有的元件，可以自行创建。要使原理图能够生成正确的用于制作印刷电路板的网络表文件，需要对元件的电气特征进行相关设置。4、布局原理图：要使电路原理图规范、美观、便于布线、减少错误，需要对原理图中各个元件的位置进行合理的布局。5、原理图布线：在各个元件管脚之间添加具有电气连接特性的连接线。6、电气检测和调整：检测原理图有无错误，并对出错的内容进行修改和调整。7、输出报表：使用各种报表工具生成包含原理图文件信息的报表文件。其中，最重要的是网络表文件。8、保存原理图文件：将设计完成的原理图文件保存到磁盘中。9、打印图纸：根据需要打印规范化的原理图纸。原理图编辑环境众所周知，电路设计过程并不是一个简单的线性流程，在整个设计周期中，设计者会根据实际需要，不断地进行修改与更新，最终的PCB版图与原来的电路原理图在很多细节方面会不相一致，这可能会导致各种严重的疏忽错误。AltiumDesigner系统为用户提供了一个直观而灵活的原理图编辑环境，采用了以工程为中心的设计模式，可有效地管理PCB设计与源原理图之间的同步变化。由于同步是双向的，设计者在开发的任何阶段都能自由地进行设计更新，系统会自动将该更新同步到工程中相应的设计文档中，充分保证了整个设计工程从输入到制造的完整性。新建PCB工程及原理图文件创建一个新的PCB工程，然后再创建一个新的原理图文件添加到该项目中。执行【文件】/【新建】/【工程】/【PCB工程】命令，在【Projects】面板上，系统自动创建了一个默认名为：“PCB_Project1．PrjPCB”的工程，如图2-1所示。图2-1新建PCB工程图2-2添加了原理图文件在“PCB_Project1．PrjPCB”上单击鼠标右键，执行【保存工程为】命令，将其存为自己喜欢或者与设计有关的名字，如：“NewPCB”。继续执行右键菜单中的【给工程添加新的】/【Schematic】命令，系统在该PCB工程中添加了一个新的空白原理图文件，默认名为“Sheet1.SchDoc”。同时打开了原理图的编辑环境。在“Sheet1.SchDoc”上单击鼠标右键，执行【保存为】命令，将其另存为自己喜欢或者与设计相关的名字，如：“NewSheet.SchDoc”。以上操作完成后，结果如图2-2所示。对于该工程所在的设计工作区，用户可以保存为自己的工作区，也可以不必保存。原理图编辑界面及画面管理在打开或者新建了一个原理图文件的同时，AltiumDesigner的原理图编辑器【SchematicEditor】将被启动，系统自动进入电路原理图的编辑界面中，如图2-3所示。图2-3原理图编辑界面原理图编辑界面及画面管理主菜单栏AltiumDesigner系统为不同类型的文件提供了不同的编辑环境，相应地，系统主菜单的内容也有所不同。在原理图编辑环境中的主菜单如图2-4所示，在设计过程中，对原理图的各种编辑操作都可以通过菜单中相应的命令来完成。图2-4主菜单栏标准工具栏该工具栏为用户提供了一些常用的文件操作快捷方式，如：打印、缩放、复制、粘贴等等，以按钮图标的形式表示出来，如图2-5所示。如果我们将鼠标放置并停留在某个按钮图标上，则相应的功能就会在图标下方显示出来，便于用户操作使用。图2-5标准工具栏执行【察看】/【工具条】/【原理图标准】命令，可以对该工具栏进行开关操作，便于用户为自己创建个性的工作窗口。原理图编辑界面及画面管理布线工具栏该工具栏提供了一些常用的布线工具，用于放置原理图中的总线、线束、电源、地、端口、图纸符号、未用引脚标志等，同时完成连线操作，如图2-6所示。图2-6布线工具栏执行【察看】/【工具条】/【布线】命令，同样可以打开或关闭该工具栏。实用工具栏实用工具：用于在原理图中绘制所需要的标注信息图形，不代表电气联系。排列工具：用于对原理图中的元件位置进行调整、排列。电源：用于放置各种电源端口。数字器件：用于放置一些常用的数字器件，如与门、非门、反相器等。仿真源：用于放置仿真所用的电压源、正弦波、脉冲信号源等。栅格：用于对原理图中的栅格进行切换或设置。执行【察看】/【工具条】/【实用】命令，可以打开或关闭实用工具栏。原理图编辑界面及画面管理格式化工具栏该工具栏用于对原理图中的区域颜色、字体名称、大小等进行设置，如图2-7所示。图2-7格式化工具栏编辑窗口编辑窗口就是进行电路原理图设计的工作平台。在此窗口内，用户可以新画一个原理图，也可以对现有的原理图进行编辑和修改。【图纸】框用于显示目前编辑窗口中的内容在整张原理图中的相对位置，为用户提供明确的定位，以便能方便的找到所需要的对象。随着原理图的移动，图纸框中的红色方框也随之移动，始终跟踪指示着当前编辑窗口中的内容，并且可对原理图进行放大、缩小和交互式导航。面板标签用来开启或关闭原理图编辑环境中的各种常用工作面板，如【元件库】面板、【Filter】（过滤器）面板、【Inspector】（检查器）面板、【List】（列表）面板以及【图纸】框等，如图2-8所示。图2-8面板标签原理图编辑画面管理使用菜单或快捷键在原理图编辑环境的【察看】菜单中，列出了对原理图画面进行缩放、移动的多项命令及相应的快捷键，如图2-9所示。图2-9【察看】菜单中的部分命令原理图编辑画面管理【适合文件】：用来观察并调整整张原理图的布局。执行该命令后，编辑窗口内将显示整张原理图的内容，包括图纸边框、标题栏等。【适合所有对象】：执行该命令后，编辑窗口内以最大比例显示出原理图上的所有对象，便于用户清晰地查看。【区域】：用来放大选中的区域。执行该命令后，光标变成十字型，单击鼠标确定一个顶点，拉开一个矩形区域后再次单击鼠标确定对角顶点，该区域将在整个编辑窗口内放大显示。【点周围】用来放大选中的区域。执行该命令后，在要放大的区域单击鼠标，以该点为中心拉开一个矩形区域，再次单击确定范围后，该区域将被放大显示。【被选中的对象】：用来放大显示选中的对象。按比例显示【50%、100%、200%、400%】：表示分别以实际尺寸的50%、实际尺寸的100%、实际尺寸的200%以及实际尺寸的400%来显示画面。【放大】：用来以光标为中心放大画面。【缩小】：用来以光标为中心缩小画面。【上一次缩放】：返回显示上一次缩小或放大的效果。【摇镜头】：执行该命令后，当前原理图的左上角显示在编辑窗口的中心位置处。【全屏】：执行该命令后，标题栏、状态栏及面板等全部隐藏，将全屏显示编辑窗口。原理图纸的设置设置图纸大小执行【设计】/【文档选项】命令，或在编辑窗口内单击鼠标右键，在弹出的菜单中执行【选项】/【文档选项】或【文件参数】命令，打开【文档选项】对话框，如图2-10所示。图2-10【文档选项】对话框标准类型的图纸尺寸添加一个自定义文档参数在【参数】标签页中，单击“添加”按钮，则打开了用于设置自定义参数的【参数属性】对话框，如图2-19所示。图2-19设置自定义参数图2-20添加了自定义参数添加一个自定义文档参数在【名称】文本编辑栏中，可输入自定义参数的名称，如“College”，在【值】文本编辑栏中可输入参数的数值，同时可设置名称和数值的可见状态及锁定状态。在【属性】区域中，设置参数值的类型为“STRING”，还可为参数设置以下几项规则：【位置X】：设置参数值所在位置的X坐标。【位置Y】：设置参数值所在位置的Y坐标。【方位】：设置参数值的放置方向，有4个选项：“0Degrees”、“90Degrees”、“180Degrees”、“270Degrees”。【依据】：设置参数值的位置。左边的列表框中提供了“Bottom”(底部)、“Center”(中心)和“Top”(顶部)3个选项；右边的列表框中提供了“Left”(左侧)、“Center”(中心)和“Right”(右侧)3个选项。【颜色】、【字体】：设置参数值的显示颜色和字体。设置完毕后，单击“确定”按钮，返回【参数】标签页。此时，自定义的参数“College”已出现在参数列表中，如图2-20所示。对于该自定义参数，选中后，单击“移除”按钮即可进行删除；单击“编辑”按钮，会打开图2-18所示的【参数属性】对话框，与系统默认提供的参数一样，进行有关设置；单击“添加规则”按钮，则可以对参数进行修改或编辑规则值。原理图工作区参数设置在AltiumDesignerSummer09系统中，可应用于所有原理图文件的工作区参数是通过【参数选择】对话框中的【Schematic】模块来进行设置的。执行【DXP】/【优先选项】命令，在打开的【参数选择】对话框中选择【Schematic】模块；或者，在编辑窗口内单击鼠标右键，在弹出的菜单中执行【选项】/【设置原理图参数】命令，直接可进入【Schematic】模块，如图2-21所示。图2-21原理图【参数选择】对话框的【General】标签页原理图工作区参数设置【Schematic】模块中共有12个标签页，除了前面介绍过的【Grids】标签页，还有：【General】（常规设置）、【GraphicalEditing】（图形编辑）、【MouseWheelConfiguration】（鼠标滚轮配置）、【Compiler】（编译器）、【AutoFocus】（自动聚焦）、【LibraryAutoZoom】（库自动缩放）、【BreakWire】（切割连线）、【DefaultUnits】（默认单位）、【DefaultPrimitives】（默认初始值）、【Orcad(tm)】（Orcad选项）和【DeviceSheets】(设备片)。由于大多数是采用中文显示，因此比较容易理解，下面我们简单介绍一下常用的一些功能设置。元件库的操作【库】面板对于元件和库文件的各种操作，AltiumDesignerSummer09系统中专门提供了一个直观灵活的【库…】面板，如图2-38所示。图2-38【库…】面板图2-39选择库中元件样式图2-40模型显示设置直接加载元件库执行【设计】/【添加/移除库】命令或在【库…】面板上，单击左上角的“库…”按钮，则系统弹出如图2-41所示的【可用库】对话框。图2-41【可用库】对话框对话框中有3个选项卡，【工程】中列出的是用户为当前工程自行创建的元件库，【已安装】中列出的则是系统当前可用的元件库。在【工程】选项卡中单击“添加库”按钮，或者在【已安装】选项卡中单击“安装”按钮，系统弹出如图2-42所示的元件库浏览窗口。图2-42元件库浏览窗口图2-43元件库已加载查找元件并加载相应的元件库打开【库…】面板，单击